JP7022071B2 - Ground reference scheme for memory cells - Google Patents

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Description

(本文中に技術分野に該当する記載なし) (There is no description corresponding to the technical field in the text)

<クロスリファレンス>
本特許出願は「Ground Reference Scheme for a Memory Cell」という名称のVimercatiらによる2016年3月1日に出願された米国特許出願番号15/057,914号であって、本出願の譲受人に譲渡された出願の優先権を主張する2017年3月1日に出願されたPCT出願番号PCT/US2017/020251の優先権を主張するこれらの出願は、明示的に参照することによってその全体が本明細書に含まれる。
<Cross reference>
This patent application is US Patent Application No. 15 / 057,914 filed on March 1, 2016 by Vimercati et al. Named "Ground Reference Picture for a Memory Cell" and is transferred to the transferee of this application. Claim the priority of the filed application Claim the priority of the PCT application number PCT / US2017 / 020251 filed on March 1, 2017 . These applications are incorporated herein by reference in their entirety.

以下は一般にメモリ装置に関連し、より詳しくは強誘電体メモリセル用のグラウンド・リファレンス・スキームに関する。 The following relates generally to memory devices, and more specifically to ground reference schemes for ferroelectric memory cells.

メモリ装置は、例えばコンピュータ、無線通信装置、カメラ、及びデジタルディスプレイなどの様々な電子装置中で情報を格納するために広く使用されている。情報は、メモリ装置の異なる状態にプログラミングすることで格納される。例えば、バイナリ装置はよくロジック「1」もしくはロジック「0」でしばしば表される2つの状態を有する。他のシステムでは、3つ以上の状態が格納され得る。格納された情報にアクセスするために、電子装置はメモリ装置中の格納された状態を読み出しもしくは検知(sense;センス)し得る。情報を格納するために、電子装置はメモリ装置の状態を書き込みもしくはプログラムし得る。 Memory devices are widely used for storing information in various electronic devices such as computers, wireless communication devices, cameras, and digital displays. Information is stored by programming into different states of the memory device. For example, a binary device often has two states, often represented by logic "1" or logic "0". In other systems, more than one state can be stored. To access the stored information, the electronic device may read or sense the stored state in the memory device. To store the information, the electronic device may write or program the state of the memory device.

ランダムアクセスメモリ(RAM)、リードオンリーメモリ(ROM)、ダイナミックRAM(DRAM)、シンクロナス・ダイナミックRAM(SDRAM)、強誘電体RAM(FeRAM)、磁気RAM(MRAM)、抵抗変化型RAM(RRAM)、フラッシュメモリ、および、その他を含む様々な種類のメモリ装置が存在する。メモリ装置は揮発性もしくは不揮発性であり得る。例えばフラッシュメモリなどの不揮発メモリは、外部電源が存在しなくても長期間にわたってデータを格納できる。DRAMなどの揮発性メモリは外部電源によって定期的にリフレッシュされないと、時間とともに格納されたそれらの状態を失い得る。バイナリメモリ装置は揮発性メモリ装置の一例であり、コンデンサを充電もしくは放電することにより論理状態を格納できる。しかし、充電されたコンデンサは時間とともにリーク電流により放電され得るので、その結果、格納された情報を失う。揮発性メモリのある機構は、読み出しもしくは書き込みの速度が速いことなどの有利な性能を提供し得るが、不揮発性メモリの機構は周期的なリフレッシュがなくてもデータを格納できることなどが有利である。 Random access memory (RAM), read-only memory (ROM), dynamic RAM (DRAM), synchronous dynamic RAM (SDRAM), strong dielectric RAM (FeRAM), magnetic RAM (MRAM), resistance change type RAM (RRAM) There are various types of memory devices including, flash memory, and others. The memory device can be volatile or non-volatile. For example, a non-volatile memory such as a flash memory can store data for a long period of time even in the absence of an external power supply. Volatile memories such as DRAMs can lose their stored state over time unless they are periodically refreshed by an external power source. The binary memory device is an example of a volatile memory device, and can store a logical state by charging or discharging a capacitor. However, the charged capacitor can be discharged by the leak current over time, resulting in the loss of stored information. Mechanisms with volatile memory can provide advantageous performance such as high read or write speeds, while non-volatile memory mechanisms have the advantage of being able to store data without periodic refreshes. ..

FeRAMは、揮発性メモリと同様の装置構造を使用し得るが、格納装置として強誘電体コンデンサを使用しているために、不揮発性の性質を有し得る。このため、FeRAM装置は、他の不揮発性メモリ装置および揮発性メモリ装置に比べて優れた性能を有し得る。FeRAM検知スキームは、メモリセルに格納された状態を判定するために、デジット線電圧と比較するためのゼロではないリファレンス電圧を頼りにし得る。しかし、ゼロではないリファレンス電圧を使用することは、デジット線電圧の変動に適合できない可能性があり、読み出し動作でのエラーをさらに導く可能性がある。 The FeRAM may use the same device structure as the volatile memory, but may have non-volatile properties due to the use of the ferroelectric capacitor as the storage device. Therefore, the FeRAM device may have superior performance as compared with other non-volatile memory devices and volatile memory devices. The FeRAM detection scheme can rely on a non-zero reference voltage for comparison with the digit line voltage to determine the state stored in the memory cell. However, using a non-zero reference voltage may not be able to adapt to fluctuations in the digit line voltage and may lead to further errors in read operations.

本明細書の開示は以下の図面を参照し、含む。
本開示の様々な実施形態に従ったメモリセル用のグラウンド・リファレンス・スキームをサポートするメモリアレイの例を説明する図である。 本開示の様々な実施形態に従ったグラウンド・リファレンス・スキームをサポートするメモリセルの回路の例を説明する図である。 本開示の様々な実施形態に従ったグラウンド・リファレンス・スキームをサポートする強誘電体メモリセルの動作のためのヒステリシスプロットの例を説明する図である。 本開示の様々な実施形態に従ったメモリセル用のグラウンド・リファレンス・スキームをサポートする回路の例を説明する図である。 本開示の様々な実施形態に従ったメモリセル用のグラウンド・リファレンス・スキームのタイミング図の例を説明する図である。 本開示の様々な実施形態に従ったメモリセル用のグラウンド・リファレンス・スキームをサポートする回路の例を説明する図である。 本開示の様々な実施形態に従って動作するメモリセル用のグラウンド・リファレンス・スキームのタイミング図の例を説明する図である。 本開示の様々な実施形態に従ったグラウンド・リファレンス・スキームをサポートする強誘電体メモリアレイの例を説明する図である。 本開示の様々な実施形態に従ったグラウンド・リファレンス・スキームをサポートする、メモリアレイを含む装置の例を説明する図である。 本開示の様々な実施形態に従ったメモリセル用のグラウンド・リファレンス・スキームの1つ以上の方法を説明するフローチャートである。 本開示の様々な実施形態に従ったメモリセル用のグラウンド・リファレンス・スキームの1つ以上の方法を説明するフローチャートである。
Disclosures herein refer to and include the following drawings.
It is a diagram illustrating an example of a memory array that supports a ground reference scheme for memory cells according to various embodiments of the present disclosure. It is a diagram illustrating an example of a memory cell circuit that supports a ground reference scheme according to various embodiments of the present disclosure. It is a diagram illustrating an example of a hysteresis plot for the operation of a ferroelectric memory cell that supports a ground reference scheme according to various embodiments of the present disclosure. It is a diagram illustrating an example of a circuit that supports a ground reference scheme for a memory cell according to various embodiments of the present disclosure. It is a figure explaining the example of the timing diagram of the ground reference scheme for a memory cell according to various embodiments of this disclosure. It is a diagram illustrating an example of a circuit that supports a ground reference scheme for a memory cell according to various embodiments of the present disclosure. It is a figure explaining the example of the timing diagram of the ground reference scheme for the memory cell which operates according to various embodiments of this disclosure. It is a diagram illustrating an example of a ferroelectric memory array that supports a ground reference scheme according to various embodiments of the present disclosure. It is a diagram illustrating an example of an apparatus including a memory array that supports a ground reference scheme according to various embodiments of the present disclosure. It is a flowchart illustrating one or more methods of a ground reference scheme for a memory cell according to various embodiments of the present disclosure. It is a flowchart illustrating one or more methods of a ground reference scheme for a memory cell according to various embodiments of the present disclosure.

メモリ装置はデジット線電圧検知動作の信頼性を増すためのグラウンド・リファレンス・スキームを使用できる。本明細書に記載するグラウンド・リファレンス・スキームは、デジット線の可能な読み出し電圧(すなわち、メモリセルのロジック「1」およびロジック「0」を表わす電圧)をグラウンドにセンタリングする(つまり、2つの読み出し電圧の中央にグラウンドを位置させる)技術を使用できる。読み出し動作中に検知されたデジット線電圧は、従って、センス増幅器に入力され得、グラウンド・リファレンスと比較され得る。グラウンド・リファレンス・スキームを用いない場合、読み出し動作中のデジット線電圧は、異なるセルもしくはアレイまたは両者とは異なり得る0ではない値と比較されなければならない可能性がある。従って、0ではない値との比較は、読み出し動作をデジット線の変動により敏感にさせることになり、そのためよりエラーを出しやすくなる。 The memory device can use a ground reference scheme to increase the reliability of the digit line voltage sensing operation. The ground reference scheme described herein centers the possible read voltage of the digit line (ie, the voltage representing logic "1" and logic "0" of the memory cell) to ground (ie, two reads ). The technique of positioning the ground in the center of the voltage) can be used. The digit line voltage detected during the read operation can therefore be input to the sense amplifier and compared to the ground reference. Without the ground reference scheme, the digit line voltage during read operation may have to be compared to a non-zero value that may differ from different cells or arrays or both. Therefore, comparison with a non-zero value makes the read operation more sensitive to fluctuations in the digit line, which makes it more likely to generate an error.

例として、正の電圧がメモリセルの強誘電体コンデンサのプレートに印加され得、そのセルが、強誘電体コンデンサからデジット線に放電するために選択され得る。一旦ある時間が経過するとすぐに、または、一旦デジット線電圧がある閾値に到達すると、負の電圧が強誘電体コンデンサのプレートに印加され得る。負の電圧の印加は、メモリセルの論理状態(すなわち、ロジック「1」またはロジック「0」)を表すデジット線の2つの可能な値の中央に0ボルトを位置させるようにデジット線電圧を降下させ得る。デジット線の電圧は、その後、読み出されることができ、0ボルトに等しいリファレンス電圧と比較されることができる。例えば、正のデジット線電圧はロジック「1」を表すことができ、負のデジット線電圧はロジック「0」を表すことができる。 As an example, a positive voltage can be applied to the plate of a ferroelectric capacitor in a memory cell, and the cell can be selected to discharge from the ferroelectric capacitor to the digit line. As soon as a certain amount of time has passed, or once the digit line voltage reaches a certain threshold, a negative voltage can be applied to the plate of the ferroelectric capacitor. The application of a negative voltage causes the digit line voltage to be centered at 0 volt in the center of two possible values of the digit line representing the logical state of the memory cell (ie, logic "1" or logic "0"). Can be lowered . The voltage of the digit line can then be read out and compared to a reference voltage equal to 0 volt. For example, a positive digit line voltage can represent logic "1" and a negative digit line voltage can represent logic "0".

グラウンド・リファレンス・スキームの利点は、負の電圧源を必要とせずに実現されることでもある。例えば、リファレンスコンデンサを含むリファレンス回路がメモリセルと共に使用され得る。そのメモリセルは選択されることができ、メモリセルのコンデンサのプレートに電圧が印加されるのと同時(またはほとんど同時)に、その印加される電圧の電圧がリファレンスコンデンサに印加され得る。セルに格納される電荷は、リファレンスコンデンサが格納した電荷をデジット線に出す間に、デジット線に移動され得る。このため、以下に記載するように、リファレンスコンデンサは電荷をデジット線から除去することができ、メモリセルの論理状態(すなわち、ロジック「1」またはロジック「0」)を表すデジット線の2つの可能な値の中央に0ボルトを位置させることができる。従って、上述のグラウンド・リファレンス・スキームの利点が実現され得る。 The advantage of the ground reference scheme is also that it is realized without the need for a negative voltage source. For example, a reference circuit containing a reference capacitor can be used with a memory cell. The memory cell can be selected and the reverse voltage of the applied voltage can be applied to the reference capacitor at the same time (or almost simultaneously) the voltage is applied to the plate of the capacitor of the memory cell. The charge stored in the cell can be transferred to the digit line while the reference capacitor sends the stored charge to the digit line. Therefore, as described below, the reference capacitor can remove the charge from the digit line, and there are two possibilities of the digit line representing the logical state of the memory cell (ie, logic "1" or logic "0"). The 0 volt can be located in the center of the value. Therefore, the advantages of the ground reference scheme described above can be realized.

前に紹介した本開示の機構は、メモリアレイとの関連で以下にさらに記載される。そして、特定の例がグラウンド・リファレンス・スキームのために使用され得る回路を参照して記載される。本開示のこれらおよび他の機構は、メモリセル用のグラウンド・リファレンス・スキームに関連する装置図、システム図、およびフローチャートによりさらに説明され、これらを参照して記載される。 The mechanisms of the present disclosure previously introduced are further described below in the context of memory arrays. Specific examples are then described with reference to the circuits that can be used for the ground reference scheme. These and other mechanisms of the present disclosure are further described and described with reference to device diagrams, system diagrams, and flowcharts associated with the ground reference scheme for memory cells.

図1は、本開示の様々な実施形態に従ったメモリセル用のグラウンド・リファレンス・スキームをサポートするメモリアレイ100の例を説明する。メモリアレイ100は、電子メモリ装置とも記載され得る。メモリアレイ100は、異なる状態を格納するようにプログラム可能なメモリセル105を含む。個々のメモリセル105は、ロジック「0」およびロジック「1」として示される2つの状態を格納するようにプログラムされ得る。いくつかのケースでは、メモリセル105は、3つ以上の論理状態を格納するように構成される。メモリセル105は、プログラム可能な状態を表現する電荷を格納するためのコンデンサを含み得る。例えば、充電されたコンデンサおよび充電されていないコンデンサは、それぞれ2つの論理状態を表わしうる。DRAM構造は、一般にこのような設計を使用し得るし、使用されるコンデンサは線形の電気分極特性を有する誘電体材料を含み得る。対照的に、強誘電体メモリセルは誘電体材料として強誘電体を有するコンデンサを含み得る。強誘電体コンデンサの異なる充電レベルは異なる論理状態を表わし得る。強誘電体材料は非線形の電気分極特性を有する。強誘電体メモリセル105のいくつかの詳細および利点については後述する。 FIG. 1 illustrates an example of a memory array 100 that supports a ground reference scheme for memory cells according to various embodiments of the present disclosure. The memory array 100 may also be described as an electronic memory device. The memory array 100 includes memory cells 105 that are programmable to store different states. Each memory cell 105 may be programmed to store two states, represented as logic "0" and logic "1". In some cases, memory cell 105 is configured to store three or more logical states. The memory cell 105 may include a capacitor for storing charges that represent a programmable state. For example, a charged capacitor and an uncharged capacitor can each represent two logical states. DRAM structures can generally use such designs, and the capacitors used may include dielectric materials with linear electrical polarization properties. In contrast, a ferroelectric memory cell may include a capacitor having a ferroelectric material as the dielectric material. Different charge levels of ferroelectric capacitors can represent different logic states. Ferroelectric materials have non-linear electrical polarization properties. Some details and advantages of the ferroelectric memory cell 105 will be described later.

読み出しおよび書き込みなどの動作は、メモリセル105上で適切なワード線110またはデジット線115(これらはアクセス線とも称され得る)を活性化もしくは選択することによって行われ得る。ワード線110またはデジット線115を活性化もしくは選択することは、個々の線に電圧を印加することを含み得る。いくつかのケースでは、デジット線115はビット線とも記載され得る。ワード線110およびデジット線115は、導電性材料で作られる。例えば、ワード線110およびデジット線115は、例えば、銅、アルミニウム、金、またはタングステンなどの金属から生成される。図1によると、メモリセル105の個々の行は1本のワード線110に接続され、メモリセル105の個々の列は1本のデジット線115に接続される。ワード線110のうちの1つとデジット線115のうちの1つを活性化させる(すなわち、電圧を印加する)ことにより、それらの交点にある1つのメモリセル105がアクセスされ得る。ワード線110およびデジット線115の交点は、メモリセルのアドレスと称され得る。 Operations such as reading and writing may be performed by activating or selecting appropriate word lines 110 or digit lines 115 (which may also be referred to as access lines) on the memory cell 105. Activating or selecting the word line 110 or the digit line 115 may include applying a voltage to the individual lines. In some cases, the digit wire 115 may also be described as a bit wire. The word wire 110 and the digit wire 115 are made of a conductive material. For example, the word wire 110 and the digit wire 115 are made from a metal such as copper, aluminum, gold, or tungsten. According to FIG. 1, the individual rows of memory cell 105 are connected to one word line 110 and the individual columns of memory cell 105 are connected to one digit line 115. By activating (ie, applying a voltage) one of the word lines 110 and one of the digit lines 115, one memory cell 105 at their intersection can be accessed. The intersection of the word line 110 and the digit line 115 may be referred to as the address of the memory cell.

いくつかの構造では、例えばコンデンサなどのセルのロジック格納装置は、選択コンポーネントによってデジット線から電気的に分離され得る。ワード線110が選択コンポーネントに接続され得るし、選択コンポーネントを制御し得る。例えば、選択コンポーネントはトランジスタであっても良く、ワード線110はトランジスタのゲートに接続されても良い。ワード線110の活性化は、メモリセル105のコンデンサとメモリセル105の対応するデジット線115の間の電気的接続をもたらす。その後、デジット線はメモリセル105の読み出しもしくは書き込みのためにアクセスされ得る。 In some structures, cell logic storage devices, such as capacitors, may be electrically separated from the digit line by a selection component. The word line 110 can be connected to the selected component and can control the selected component. For example, the selection component may be a transistor and the word line 110 may be connected to the gate of the transistor. Activation of the word line 110 results in an electrical connection between the capacitor in the memory cell 105 and the corresponding digit line 115 in the memory cell 105. The digit line can then be accessed for reading or writing in memory cell 105.

メモリセル105へのアクセスは、行デコーダ120および列デコーダ130を通じて制御され得る。いくつかの例では、行デコーダ120はメモリコントローラ140から行アドレスを受信し、受信した行アドレスに基づいて適切なワード線110を活性化する。同様に、列デコーダ130はメモリコントローラ140から列アドレスを受信し、適切なデジット線115を活性化する。このため、ワード線110およびデジット線115の活性化により、メモリセル105がアクセスされ得る。例えば、メモリアレイ100は、DL_1およびWL_3を活性化することによりメモリセル105にアクセスできる。 Access to memory cells 105 can be controlled through the row decoder 120 and the column decoder 130. In some examples, the row decoder 120 receives a row address from the memory controller 140 and activates the appropriate word line 110 based on the received row address. Similarly, the column decoder 130 receives the column address from the memory controller 140 and activates the appropriate digit line 115. Therefore, the memory cell 105 can be accessed by activating the word line 110 and the digit line 115. For example, the memory array 100 can access the memory cell 105 by activating DL_1 and WL_3.

アクセスすると、メモリセル105は、格納されているメモリセル105の状態を判定するためにセンスコンポーネント125によって読み出しもしくは検知され得る。例えば、メモリセル105にアクセスした後でメモリセル105の強誘電体コンデンサは対応するデジット線115に放電得、デジット線115上電圧を誘導する。デジット線115の電圧はセンスコンポーネント125に入力され得、ここで、デジット線115の電圧がリファレンス電圧と比較され得る。強誘電体コンデンサを含むメモリセル105に関しては、メモリセルの読み出しは強誘電体コンデンサのプレートにバイアスをかける(例えば、電圧を印加する)ことを含み得る Upon access, the memory cell 105 may be read or detected by the sense component 125 to determine the state of the stored memory cell 105. For example, after accessing the memory cell 105, the ferroelectric capacitor of the memory cell 105 may be discharged to the corresponding digit wire 115, inducing a voltage on the digit wire 115. The voltage of the digit wire 115 may be input to the sense component 125, where the voltage of the digit wire 115 may be compared to the reference voltage. For a memory cell 105 containing a ferroelectric capacitor, reading the memory cell may include biasing the plate of the ferroelectric capacitor (eg, applying a voltage).

センスコンポーネント125は、信号の違いを検出し増幅する(ラッチングとも称される)ための様々なトランジスタもしくは増幅器を含み得る。センスコンポーネント125は、デジット線115の電圧およびリファレンス電圧を受信し比較するセンス増幅器を含み得る。センス増幅器の出力は、少なくとも部分的に比較に基づいて、より高い(例えば正)またはより低い(例えば負またはグランド)供給電圧に駆動され得る。例として、デジット線115がリファレンス電圧よりも高い電圧を有する場合、センス増幅器の出力は正の供給電圧に駆動され得る。いくつかのケースでは、センス増幅器は追加的にデジット線115の出力を供給電圧に駆動し得る。その後、センスコンポーネント125は、メモリセル105に格納された状態がロジック「1」であるという判定に使用され得る、センス増幅器の出力および/またはデジット線115の電圧をラッチする。代替的に、デジット線115がリファレンス電圧よりも低い電圧を有する場合、センス増幅器の出力は負またはグラウンド電圧に駆動され得る。センスコンポーネント125は、メモリセル105に格納された状態がロジック「0」であるという判定に使用され得るセンス増幅器の出力をラッチする。検出されたメモリセル105の論理状態は、その後、列デコーダ130を通じて入力135として出力され得る。 The sense component 125 may include various transistors or amplifiers for detecting and amplifying (also referred to as latching) signal differences. The sense component 125 may include a sense amplifier that receives and compares the voltage of the digit line 115 and the reference voltage. The output of the sense amplifier can be driven to a higher (eg, positive) or lower (eg, negative or ground) supply voltage , at least in part, based on comparison. As an example, if the digit wire 115 has a voltage higher than the reference voltage, the output of the sense amplifier can be driven to a positive supply voltage. In some cases, the sense amplifier may additionally drive the output of the digit line 115 to the supply voltage. The sense component 125 then latches the output of the sense amplifier and / or the voltage of the digit line 115, which can be used to determine that the state stored in the memory cell 105 is logic "1". Alternatively, if the digit wire 115 has a voltage lower than the reference voltage, the output of the sense amplifier can be driven to a negative or ground voltage. The sense component 125 latches the output of a sense amplifier that can be used to determine that the state stored in the memory cell 105 is logic "0". The detected logical state of the memory cell 105 can then be output as input 135 through the column decoder 130.

メモリアレイ100は、任意のまたはほとんど任意の電圧をリファレンス電圧として使用することができ、センスコンポーネント125は、メモリセル105の論理状態を判定するために、デジット線115の電圧をリファレンス電圧と比較することができる。しかし、メモリセル105の選択に起因するデジット線115上の電圧の大きさは、格納された状態(すなわちロジック「1」またはロジック「0」)、強誘電体コンデンサの特性、および印加された読み出し電圧などを含む様々な要因に基づいて変動し得る。これらの変動のため、検知される電圧はリファレンス電圧と大きさが比較的近く成り得、検知マージン(すなわち、ロジック「1」またはロジック「0」を表すデジット線電圧とリファレンス電圧の間の「マージン」)が減少し得る。このことが、メモリセル105の状態を正確に読みだすために読み出し回路をより感受性でより複雑にし、さもないと、狭い検知マージンが読み出しエラーを増大させ得る。さらに、リファレンス電圧自体にエラーがあり得る。例として、供給電圧の変動、温度、リファレンス線として使用されるデジット線115の特性(例えば、長さ、線の太さなど)、メモリセル105の特性(例えば、寄生エレメント)などは、リファレンス線の電圧の大きさに影響を及ぼし(例えば増大もしくは減少させ)得る。リファレンス電圧が他のメモリセル105を用いて生成された場合、メモリセル105の強誘電体コンデンサの特性は、リファレンス線上に生成された結果の電圧にさらに影響を及ぼし得る。 The memory array 100 can use any or almost any voltage as the reference voltage, and the sense component 125 compares the voltage of the digit line 115 with the reference voltage to determine the logical state of the memory cell 105. be able to. However, the magnitude of the voltage on the digit line 115 due to the selection of the memory cell 105 is the stored state (ie, logic "1" or logic "0"), the characteristics of the ferroelectric capacitor, and the applied readout. It can fluctuate based on various factors including voltage and the like. Due to these fluctuations, the detected voltage can be relatively close in magnitude to the reference voltage, and the detection margin (ie, the "margin" between the digit line voltage representing logic "1" or logic "0" and the reference voltage. ") Can be reduced. This makes the read circuit more sensitive and complex in order to accurately read the state of the memory cell 105, otherwise a narrow detection margin can increase read errors. In addition, there can be an error in the reference voltage itself. For example, fluctuations in supply voltage, temperature, characteristics of the digit line 115 used as a reference line (eg, length, line thickness, etc.), characteristics of the memory cell 105 (eg, parasitic element), etc., are reference lines. Can affect (eg, increase or decrease) the magnitude of the voltage of. If the reference voltage is generated using another memory cell 105, the properties of the ferroelectric capacitor in the memory cell 105 may further affect the resulting voltage generated on the reference line.

0ではないリファレンスを用いることに関連する追加の問題は、デジット線115自体の充電(例えば、寄生回路エレメントは得られるリファレンス電圧に影響を及ぼし得る)、およびメモリセル105のプレートに印加される読み出し電圧のエラー(例えば、より高いプレート電圧は異なる論理状態から得られる増大された電圧に関連し得うる)を含み得る。すなわち、いくつかのケースでは、強誘電体コンデンサから抽出される電荷の量を増やし、センシングウィンドウ(例えば、ロジック「1」およびロジック「0」から得られる電圧の差)を増大するために、より高いプレート電圧がメモリセル105に印加され得る。しかし、より高いプレート電圧を印加することは、リファレンス電圧と比較して両方の論理状態対して得られる電圧を増大させ得る。従って、得られる電圧は、その中央に、生成されたリファレンス電圧が位置していない可能性があり、検知マージンが減少する可能性がある。 Additional problems associated with using a non-zero reference are the charging of the digit line 115 itself (eg, parasitic circuit elements can affect the resulting reference voltage), and the readout applied to the plate of memory cell 105. Voltage errors (eg, higher plate voltages can be associated with increased voltages obtained from different logic states) can be included. That is, in some cases, more to increase the amount of charge extracted from the ferroelectric capacitor and to increase the sensing window (eg, the difference in voltage obtained from logic "1" and logic "0"). A high plate voltage may be applied to the memory cell 105. However, applying a higher plate voltage can increase the voltage obtained for both logic states compared to the reference voltage. Therefore, the resulting voltage may not have the generated reference voltage located in the center thereof, which may reduce the detection margin.

ゼロボルト(0V)をリファレンスとして使用すること(例えば、リファレンス電圧がグラウンドもしくは事実上のグラウンドである検知スキーム)は、検知動作を簡略化できる。本明細書に記載されるように、0Vをリファレンスとして使用する検知スキームは、グラウンド・リファレンス・スキームと称される。グラウンド・リファレンスは、0ではないリファレンス電圧を用いる場合に比べて、同様のセンシングウィンドウ(例えば、ロジック「1」およびロジック「0」から得られる電圧の差)および/または検知マージンを用いて、より正確な結果を生成し得る。例えば、グラウンド・リファレンス・スキームでは、正のデジット線電圧は、ある論理状態に対応し得るし、負のデジット線電圧は異なる論理状態に対応し得る。デジット線電圧が正もしくは負であるかは、デジット線電圧がある0ではない電圧より上もしくは下であるかよりも簡単に確定できる。グラウンド・リファレンス・スキームは0ではないリファレンス電圧の生成に伴うエラーも減少させることができ、リファレンス電圧の生成のための追加的な回路を使用しなくてもよい。さらに、グラウンド・リファレンスを用いることは、メモリアレイごとにばらつく可能性のある初期の好ましいリファレンス電圧の選択に関連するテストを減少させることができる。 Using zero volt (0V) as a reference (eg, a detection scheme where the reference voltage is ground or de facto ground) can simplify the detection operation. As described herein, a detection scheme that uses 0V as a reference is referred to as a ground reference scheme. The ground reference uses a similar sensing window (eg, the voltage difference between logic "1" and logic "0") and / or a detection margin as compared to using a non-zero reference voltage. It can produce accurate results. For example, in a ground reference scheme, a positive digit line voltage can correspond to one logic state and a negative digit line voltage can correspond to a different logic state. Whether the digit line voltage is positive or negative can be determined more easily than whether the digit line voltage is above or below a certain non-zero voltage. The ground reference scheme can also reduce the errors associated with the generation of non-zero reference voltages, eliminating the need for additional circuitry to generate the reference voltage. In addition, the use of ground references can reduce the tests associated with selecting the initial preferred reference voltage that can vary from memory array to memory array.

グラウンド・リファレンス・スキームを用いるために、異なる論理状態から得られるデジット線115の可能な読み出し電圧は、ロジック「1」およびロジック「0」に関連する電圧が、その中央にグラウンドが位置するように調整され得る。デジット線115の電圧の調整を実現し得る回路および関連する方法は、以下にさらに詳細に記載される。図4および図5を参照しながら記載するように、いくつかの実施例では、デジット線115の電圧を調整するために負の電圧が強誘電体セルのプレートに印加され得る。図6および図7を参照しながら記載したものを含む他の実施例では、デジット線115の電圧を調整するためにリファレンス回路が使用され得る。例えば、逆にもしくは補完的(相補的)に、電圧は強誘電体セルのプレートおよびリファレンスコンデンサのプレートに印加され得る。 To use the ground reference scheme, the possible read voltage of the digit line 115 from different logic states is such that the voltage associated with logic "1" and logic "0" is centered on the ground. Can be adjusted. Circuits and related methods that can achieve voltage adjustment of the digit wire 115 are described in more detail below. As described with reference to FIGS. 4 and 5, in some embodiments a negative voltage may be applied to the plate of the ferroelectric cell to adjust the voltage of the digit wire 115. In other embodiments, including those described with reference to FIGS. 6 and 7, a reference circuit may be used to adjust the voltage of the digit wire 115. For example, conversely or complementaryly , the voltage can be applied to the plate of the ferroelectric cell and the plate of the reference capacitor.

メモリセル105は、関連したワード線110およびデジット線115を活性化することにより、設定もしくは書き込みされ得る。前述のように、ワード線110の活性化は、対応する行のメモリセル105をそれらの個々のデジット線115に電気的に接続する。ワード線110が活性化されている間に関連するデジット線115を制御することにより、メモリセル105は書き込みされ得る。すなわち、ロジック値がメモリセル105に格納され得る。列デコーダ130は、例えば入力135などのメモリセル105に書き込まれるデータを受け付け得る。強誘電体コンデンサの場合、メモリセル105は強誘電体コンデンサにわたって電圧を印加することによって書き込まれる。この処理は以下で詳しく論じる。 The memory cell 105 can be set or written by activating the associated word line 110 and digit line 115. As mentioned above, activation of the word line 110 electrically connects the memory cells 105 in the corresponding row to their individual digit lines 115. The memory cell 105 can be written by controlling the associated digit line 115 while the word line 110 is activated. That is, the logic value may be stored in the memory cell 105. The column decoder 130 may accept data written to memory cells 105, such as input 135. In the case of a ferroelectric capacitor, the memory cell 105 is written by applying a voltage across the ferroelectric capacitor. This process is discussed in detail below.

いくつかのメモリ構造では、メモリセル105へのアクセスは格納された論理状態を劣化もしくは破壊し得、メモリセル105に元の論理状態を戻すために、再書き込み動作もしくはリフレッシュ動作が行われ得る。例えば、DRAMでは、検知動作の間にコンデンサは部分的もしくは完全に放電され得、格納された論理状態が壊れる。このため、検知動作の後に、論理状態は再書き込みされ得る。さらに、1つのワード線110を活性化することは、その行の全てのメモリセルの放電をもたらし得、その行のいくつかもしくは全てのメモリセル105が再書き込みされる必要があり得る。 In some memory structures, access to the memory cell 105 can degrade or destroy the stored logical state, and a rewrite or refresh operation can be performed to return the original logical state to the memory cell 105. For example, in a DRAM, the capacitor can be partially or completely discharged during the detection operation, breaking the stored logic state. Therefore, the logical state can be rewritten after the detection operation. Further, activating one word line 110 may result in the discharge of all memory cells in that row, and some or all memory cells 105 in that row may need to be rewritten.

DRAMを含むいくつかのメモリ構造では、外部電源によって定期的にリフレッシュされないと、時間とともにそれらに格納された状態を失い得る。例えば、充電されたコンデンサは時間とともにリーク電流により放電され得、その結果、格納された情報の喪失をもたらす。これらのいわゆる揮発性メモリ装置のリフレッシュレートは比較的高く成り得る。例えば、DRAMでは1秒間に10回のリフレッシュ動作であり得る。それは、著しい電力消費をもたらす。メモリアレイがますます大きくなるとの、より大きな電力消費は、特に、バッテリーなどの有限の電力源に頼る移動装置に対するメモリアレイの配備もしくは動作を抑制し得る(例えば、供給電力、熱生成、材料の制限など)。しかし、強誘電体メモリセルは他のメモリ構造に比べて改善された性能をもたらし得る利点を有することができる。例えば、強誘電体メモリセルは蓄積電荷の劣化の影響を受けにくい傾向があるので、強誘電体メモリセル105を用いたメモリアレイ100は、より少ない数のリフレッシュを必要としうるか、もしくはリフレッシュを必要とせず、このため、動作のためにより小さい電力が必要となり得る。 Some memory structures, including DRAMs, can lose their stored state over time unless they are regularly refreshed by an external power source. For example, a charged capacitor can be discharged by a leak current over time, resulting in the loss of stored information. The refresh rate of these so-called volatile memory devices can be relatively high. For example, in a DRAM, the refresh operation may be performed 10 times per second. It results in significant power consumption. Greater power consumption, as memory arrays grow larger, can curb the deployment or operation of memory arrays, especially for mobile devices that rely on finite power sources such as batteries (eg, power supply, heat generation, materials). Limits etc.). However, ferroelectric memory cells can have the advantage of being able to provide improved performance compared to other memory structures. For example, a ferroelectric memory cell tends to be less susceptible to degradation of stored charge, so a memory array 100 with a ferroelectric memory cell 105 may or may require a smaller number of refreshes. However, for this reason, less power may be required for operation.

メモリコントローラ140は、例えば行デコーダ120、列デコーダ130、およびセンスコンポーネント125などの様々なコンポーネントを通じて、メモリセル105の動作(例えば、読み出し、書き込み、再書き込み、リフレッシュなど)を制御し得る。メモリコントローラ140は、所望のワード線110およびデジット線115を活性化するために、行アドレス信号および列アドレス信号を生成し得る。メモリコントローラ140は、メモリアレイ100の動作の間に使用される様々な電位をさらに生成し得るし、制御し得る。一般的に、本明細書で論じられる印加電圧の振幅、形状、もしくは継続時間は、調整され得るか、または、変更され得るし、メモリアレイ100に対する様々な動作で異なり得る。さらに、メモリアレイ100中の1つ、複数、もしくは全てのメモリセル105は、同時にアクセスされ得る。例えば、全てのメモリセル105もしくは一群のメモリセル105が1つの論理状態に設定されるリセット動作の間に、メモリアレイ100の複数もしくは全てのセルが同時にアクセスされ得る。 The memory controller 140 may control the operation of the memory cell 105 (eg, read, write, rewrite, refresh, etc.) through various components such as the row decoder 120, the column decoder 130, and the sense component 125. The memory controller 140 may generate row address signals and column address signals to activate the desired word line 110 and digit line 115. The memory controller 140 may further generate and control various potentials used during the operation of the memory array 100. In general, the amplitude, shape, or duration of the applied voltage discussed herein can be adjusted or varied and can vary with various operations on the memory array 100. Further, one, a plurality, or all the memory cells 105 in the memory array 100 can be accessed at the same time. For example, a plurality or all cells of the memory array 100 may be accessed simultaneously during a reset operation in which all memory cells 105 or a group of memory cells 105 are set to one logical state.

いくつかのケースでは、メモリコントローラ140はグラウンド・リファレンス・スキームの機構を実装するために使用され得る。例としてメモリコントローラ140は、メモリセル105中の強誘電体コンデンサのプレートに読み出し電圧を印加するために使用される増幅装置に入力を提供し得る。いくつかの実施例では、メモリコントローラ140は増幅装置に負の電圧を提供することができ、増幅装置は次に強誘電体コンデンサのプレートに負の電圧を印加することができる。他の実施例では、メモリコントローラ140は、メモリセルおよびリファレンスコンデンサを選択するために1つ以上の増幅装置に選択電圧を提供でき、その後、補完電圧(相補電圧;complementary voltage)を関連する強誘電体セルのプレートおよびリファレンスコンデンサのプレートに印加できる。 In some cases, the memory controller 140 may be used to implement the mechanism of the ground reference scheme. As an example, the memory controller 140 may provide an input to the amplification device used to apply a read voltage to the plate of the ferroelectric capacitor in the memory cell 105. In some embodiments, the memory controller 140 can provide a negative voltage to the amplification device, which in turn can apply a negative voltage to the plate of the ferroelectric capacitor. In another embodiment, the memory controller 140 can provide a selective voltage to one or more amplification devices for selecting memory cells and reference capacitors, followed by a ferroelectric associated with the complementary voltage. It can be applied to the plate of the body cell and the plate of the reference capacitor.

図2は、本開示の様々な実施形態に従ったグラウンド・リファレンス・スキームをサポートするメモリセルの回路200の例を説明する。回路200は、図1を参照しながら記述したメモリセル105、ワード線110、デジット線115、およびセンスコンポーネント125の例である強誘電体メモリセル105-a、ワード線110-a(アクセス線110-aとも称される)、デジット線115-a、およびセンスコンポーネント125-aを含む。メモリセル105-aは、コンデンサ205などのロジック格納コンポーネントを含み得る。コンデンサ205は容量的に結合された第1のプレートと第2のプレートを有し、第1のプレートはセルプレート230と称されることがあり、第2のプレートはセル底部215と称されることがある。いくつかの実施例では、メモリセル105-aの動作を変更することなくコンデンサの位置が反転され得る。すなわち、第1のプレートがセル底部215に対応し得るし、第2のプレートがセルプレート230に対応し得る。図2の例では、セルプレート230はプレート線210を介してアクセスされることができ、セル底部215はデジット線115-aを介してアクセスされることができる。さらに図2の例では、コンデンサ205の端子は絶縁強誘電体材料によって分離されている。前述のとおり、コンデンサ205を充電することもしくは放電すること(すなわち、コンデンサ205の強誘電体材料の分極化)により、様々な状態が格納され得る。コンデンサ205を分極化させるために必要な電荷の総量は、残留分極(PR)値と称されることがあり、コンデンサ205の全体の半分だけ充電される電圧を抗電圧(coercive voltage、VC)と記載することがある。 FIG. 2 illustrates an example of a memory cell circuit 200 that supports a ground reference scheme according to various embodiments of the present disclosure. The circuit 200 includes the memory cell 105, the word line 110, the digit line 115, and the ferroelectric memory cell 105-a, which is an example of the sense component 125, and the word line 110-a (access line 110) described with reference to FIG. -A), digit wire 115-a, and sense component 125-a. Memory cells 105-a may include logic storage components such as capacitors 205. The capacitor 205 has a capacitively coupled first plate and a second plate, the first plate is sometimes referred to as the cell plate 230 and the second plate is referred to as the cell bottom 215. Sometimes. In some embodiments, the position of the capacitor may be reversed without changing the operation of memory cells 105-a. That is, the first plate may correspond to the cell bottom 215 and the second plate may correspond to the cell plate 230. In the example of FIG. 2, the cell plate 230 can be accessed via the plate wire 210 and the cell bottom 215 can be accessed via the digit wire 115-a. Further, in the example of FIG. 2, the terminals of the capacitor 205 are separated by an insulating ferroelectric material. As mentioned above, various states can be stored by charging or discharging the capacitor 205 (ie, polarization of the ferroelectric material of the capacitor 205). The total amount of charge required to polarize the capacitor 205 is sometimes referred to as the residual polarization (PR) value, and the voltage charged by only half of the entire capacitor 205 is called the coercive voltage (VC). May be described.

格納されたコンデンサ205の状態は、回路200に表わされている様々な素子の動作により、読み出しもしくは検知されることができる。コンデンサ205は、デジット線115-aと電子的に通信し得る。例えば、選択コンポーネント220が非活性化されているときに、コンデンサ205はデジット線115-aから分離されることができるし、選択コンポーネント220が強誘電体メモリセル105-aを選択するために活性化されているときに、コンデンサ205はデジット線115-aに接続されることができる。換言すると、メモリセル105-aは、コンデンサ205と電子的に通信する選択コンポーネント220を用いて選択され得る。ここで、強誘電体メモリセル105-aは選択コンポーネント220および強誘電体コンデンサ205を含む。いくつかのケースでは、選択コンポーネント220はトランジスタであり、その動作は、トランジスタの閾値の大きさよりも大きい電圧をトランジスタゲートに印加することによって制御される。ワード線110-aは選択コンポーネント220を活性化し得る。例えば、ワード線110-aに印加された電圧がトランジスタゲートに印加されることで、コンデンサ205をデジット線115-aに接続する。代替的な実施形態では、選択コンポーネント220がプレート線210とセルプレート230の間にあり、コンデンサ205がデジット線115-aと選択コンポーネント220の他の端子の間にあるように、選択コンポーネント220とコンデンサ205の位置が入れ替えられ得る。この実施形態では、選択コンポーネント220はコンデンサ205を通じてデジット線115-aと電子的に通信したままになり得る。この構成は読み出し動作および書込み動作の代替的なタイミングならびにバイアスに関連し得る。 The state of the stored capacitor 205 can be read out or detected by the operation of various elements represented in the circuit 200. The capacitor 205 may electronically communicate with the digit line 115-a. For example, when the selection component 220 is deactivated, the capacitor 205 can be separated from the digit lines 115-a and the selection component 220 is active to select the ferroelectric memory cell 105-a. When the capacitor 205 is used, the capacitor 205 can be connected to the digit line 115-a. In other words, memory cells 105-a may be selected using a selection component 220 that electronically communicates with the capacitor 205. Here, the ferroelectric memory cell 105-a includes a selection component 220 and a ferroelectric capacitor 205. In some cases, the selection component 220 is a transistor whose operation is controlled by applying a voltage to the transistor gate that is greater than the magnitude of the transistor's threshold. The word line 110-a may activate the selection component 220. For example, the voltage applied to the word line 110-a is applied to the transistor gate to connect the capacitor 205 to the digit line 115-a. In an alternative embodiment, the selection component 220 and the selection component 220 are such that the selection component 220 is between the plate wire 210 and the cell plate 230 and the capacitor 205 is between the digit wire 115-a and the other terminals of the selection component 220. The positions of the capacitors 205 can be swapped. In this embodiment, the selection component 220 may remain in electronic communication with the digit lines 115-a through the capacitor 205. This configuration may relate to alternative timing and bias of read and write operations.

コンデンサ205のプレート間の強誘電体材料のため、さらに詳しく以下で論じるように、コンデンサ205はデジット線115-aとの接続時に放電しないことがあり得る。あるスキームでは、読み出しの間に強誘電体コンデンサ205に格納されている状態を検知するためにプレート線210およびワード線110-aは外部電圧によりバイアスされ得る。いくつかのケースでは、プレート線210およびワード線110-aに外部電圧を印加する前にデジット線115-aは事実上のグラウンドから分離される。強誘電体メモリセル105-aの選択は、コンデンサ205にわたる電圧の差(例えば、プレート線210電圧からデジット線115-a電圧を引いた値)をもたらし得る。印加された電圧の差は、コンデンサ205の最初の状態(例えば、最初の状態がロジック「1」を格納したか、それともロジック「0」を格納したか)に依存し得るコンデンサ205に格納された電荷の変化を生じさせ得、コンデンサ205に結果として格納された電荷に基づいてデジット線115-aの電圧を誘導する。その後、メモリセル105-aに格納された論理状態を判定するために、デジット線115-aに誘導された電圧は、センスコンポーネント125-aによってリファレンス(例えば、リファレンス線225の電圧)と比較され得る。 Due to the ferroelectric material between the plates of the capacitor 205, the capacitor 205 may not discharge when connected to the digit wire 115-a, as discussed in more detail below. In some schemes, the plate wire 210 and the word wire 110-a may be biased by an external voltage to detect the state stored in the ferroelectric capacitor 205 during readout. In some cases, the digit wire 115-a is separated from the de facto ground before applying an external voltage to the plate wire 210 and the word wire 110-a. The selection of the ferroelectric memory cell 105-a can result in a voltage difference across the capacitor 205 (eg, the plate wire 210 voltage minus the digit wire 115-a voltage). The difference in applied voltage was stored in the capacitor 205, which may depend on the initial state of the capacitor 205 (eg, whether the initial state contained logic "1" or logic "0"). A charge change can occur, inducing the voltage of the digit lines 115-a based on the resulting charge stored in the capacitor 205. Then, in order to determine the logical state stored in the memory cell 105-a, the voltage induced in the digit line 115-a is compared with the reference (for example, the voltage of the reference line 225) by the sense component 125-a. obtain.

具体的な検知スキームもしくは処理は、多くの形式をとり得る。一例では、デジット線115-aは固有キャパシタンスを有することができ、プレート210に電圧が印加されることに応じてコンデンサ205が充電もしくは放電しているときに、0ではない電圧を発現させ得る。固有キャパシタンスは、デジット線115-aの物理的性質(大きさを含む)によって決まり得る。デジット線115-aは多くのメモリセル105に接続し得るので、デジット線115-aは無視できないキャパシタンス(例えば、ピコファラッド(pF)のオーダー)となる長さを有し得る。デジット線115-aの後続の電圧は、コンデンサ205の最初の論理状態に依存する可能性があり、センスコンポーネント125-aはこの電圧をリファレンスコンポーネントによって生成されたリファレンス電圧225と比較し得る。回路200は、読み出し動作中可能なデジット線115電圧の中央に0Vが位置するように動作し得る。すなわち、プレート線210に負の電圧が印加されるか、又は、リファレンス回路(図示せず)が効果的にデジット線115の電圧を下げるように使用されることで、読み出し動作中にデジット線115の電圧がグラウンドと比較されることができるようにするThe specific detection scheme or process can take many forms. In one example, the digit wire 115-a can have an intrinsic capacitance and can develop a non-zero voltage when the capacitor 205 is charging or discharging in response to a voltage applied to the plate 210. The intrinsic capacitance can be determined by the physical properties (including magnitude) of the digit wire 115-a. Since the digit wire 115-a can be connected to many memory cells 105, the digit wire 115-a can have a length of non-negligible capacitance (eg, on the order of picofarad (pF)). Subsequent voltage of digit line 115-a may depend on the initial logic state of capacitor 205, and the sense component 125-a may compare this voltage with the reference voltage 225 generated by the reference component. Circuit 200 may operate such that 0V is centered on a possible digit line 115 voltage during read operation. That is, either a negative voltage is applied to the plate wire 210, or a reference circuit (not shown) is used to effectively lower the voltage of the digit wire 115 so that the digit wire 115 is in read operation. Allows the voltage of to be compared to ground.

いくつかの実施例では、リファレンス線225は、グラウンドにされていてもよい使用されていないデジット線である。例えば、プレート線210に電圧が印加されてもよく、コンデンサ底部215の電圧は格納された電荷に関連して変化し得る。コンデンサ底部215電圧はセンスコンポーネント125-aリファレンス電圧と比較され得、リファレンス電圧との比較は印加電圧からもたらされるコンデンサ205の電荷の変化を示し得、従って、メモリセル105-aに格納されている論理状態を示し得る。リファレンス電圧は0V(すなわち、グラウンドもしくは事実上のグラウンド)であり得る。コンデンサ205中の電荷および電圧の関係は、図3を参照しながらさらに詳しく記載する。 In some embodiments, the reference line 225 is an unused digit line that may be grounded. For example, a voltage may be applied to the plate wire 210 and the voltage at the bottom of the capacitor 215 may change in relation to the stored charge. The voltage at the bottom of the capacitor 215 can be compared to the reference voltage of the sense component 125-a, and the comparison with the reference voltage can indicate the change in charge of the capacitor 205 resulting from the applied voltage and is therefore stored in memory cells 105-a. Can indicate the logical state being done. The reference voltage can be 0V (ie ground or de facto ground). The relationship between charge and voltage in the capacitor 205 will be described in more detail with reference to FIG.

メモリセル105-aに書き込むために、コンデンサ205にわたって電圧が印加され得る。様々な方法が使用され得る。1つの例では、選択コンポーネント220は、コンデンサ205をデジット線115-aに電気的に接続するためにワード線110-aを通じて活性化され得る。プレート線210を用いてセルプレート230の電圧を制御すること、およびデジット線115-aを用いてセル底部215の電圧を制御することにより、電圧はコンデンサ205にわたって印加され得る。ロジック「0」を書き込むためには、プレート210はハイをとり得る(すなわち、正の電圧が印加され得る)し、セル底部215はローをとり得る(例えば、デジット線115-aを用いて事実上のグラウンドにされる)。ロジック「1」を書き込むためには逆の処理が行われる。すなわち、セルプレート230がローをとり得、セル底部215がハイにとり得る。コンデンサ205の読み出しおよび書き込み動作は、強誘電体装置に関連する非線形特性から構成され得る。 A voltage may be applied across the capacitor 205 to write to memory cells 105-a. Various methods can be used. In one example, the selection component 220 may be activated through the word wire 110-a to electrically connect the capacitor 205 to the digit wire 115-a. By controlling the voltage of the cell plate 230 with the plate wire 210 and controlling the voltage of the cell bottom 215 with the digit wire 115-a, the voltage can be applied over the capacitor 205. To write the logic "0", the plate 210 can be high (ie, a positive voltage can be applied) and the cell bottom 215 can be low (eg, using digit lines 115-a). Be on the ground above). The reverse process is performed to write the logic "1". That is, the cell plate 230 can be low and the cell bottom 215 can be high. The read and write operations of the capacitor 205 may consist of non-linear properties associated with the ferroelectric device.

図3は、本開示の様々な実施形態に従ったグラウンド・リファレンス・スキームをサポートするメモリセルについて、このような非線形特性の例をヒステリシス曲線300-aおよび300-bとともに説明する。ヒステリシス曲線300-aおよび300-bは、それぞれ、強誘電体メモリセルへの書き込み処理と読み出し処理の例を説明する。ヒステリシス曲線300は、強誘電体コンデンサ(例えば、図2のコンデンサ205)に格納された電荷Qを電圧Vの関数として描写している。 FIG. 3 illustrates examples of such non-linear characteristics for memory cells that support ground reference schemes according to the various embodiments of the present disclosure, along with hysteresis curves 300-a and 300-b. Hysteresis curves 300-a and 300-b describe examples of write processing and read processing to the ferroelectric memory cell, respectively. The hysteresis curve 300 describes the charge Q stored in the ferroelectric capacitor (for example, the capacitor 205 in FIG. 2) as a function of the voltage V.

強誘電体材料は、自然発生する電気分極(すなわち、電界がなくても0ではない電気分極を維持する)によって特徴付けられる。強誘電体材料の例は、チタン酸バリウム(BaTiO)、チタン酸鉛(PbTiO)、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)、およびタンタル酸ストロンチウム・ビスマス(SBT)を含む。本明細書に記載する強誘電体コンデンサは、これらの強誘電体材料もしくは他の強誘電体材料を含み得る。強誘電体コンデンサ中の電気分極は、強誘電体材料の表面の正味荷電をもたらし、コンデンサの端子を通じて反対の電荷を引き付ける。このため、電荷が強誘電体材料とコンデンサの端子の間の界面に格納される。比較的長時間にわたって(たとえ無期限にでも)外部から印加される電界がなくても電気分極が維持され得るため、例えばDRAMアレイで使用されているコンデンサと比べて、電荷のリークは著しく削減される。このことは、いくつかのDRAM構造について前述したようなリフレッシュ動作を行う必要を小さくする。 Ferroelectric materials are characterized by naturally occurring electrical polarization (ie, maintaining non-zero electrical polarization in the absence of an electric field). Examples of ferroelectric materials include barium titanate (BaTIO 3 ), lead titanate (PbTiO 3 ), lead zirconate titanate (PZT), and strontium bismuth tantanate (SBT). The ferroelectric capacitors described herein may include these ferroelectric materials or other ferroelectric materials. Electrical polarization in a ferroelectric capacitor results in a net charge on the surface of the ferroelectric material, attracting the opposite charge through the terminals of the capacitor. Therefore, the charge is stored at the interface between the ferroelectric material and the terminals of the capacitor. Since electrical polarization can be maintained for a relatively long period of time (even indefinitely) without an externally applied electric field, charge leakage is significantly reduced compared to capacitors used in DRAM arrays, for example. To. This reduces the need to perform the refresh operation as described above for some DRAM structures.

ヒステリシス曲線300はコンデンサの1つの端子の視点から理解され得る。例として、強誘電体が負の分極を有する場合、正の電荷が端子に蓄積される。同様に、強誘電体が正の分極を有する場合、負の電荷が端子に蓄積される。さらに、ヒステリシス曲線300中の電圧はコンデンサにわたっての電圧の差と方向を表わしていることも理解されるべきである。例えば、問題になっている端子に正の電圧を印加し、第2の端子をグラウンドに維持することによって、正の電圧が印加され得る。問題になっている端子をグラウンドに維持し、第2の端子に正の電圧を印加すること(すなわち、問題になっている端子を負に分極させるように正の電圧が印加され得る)によって、負の電圧が印加され得る。同様に、2つの正の電圧、2つの負の電圧、もしくは正の電圧と負の電圧の任意の組み合わせが、ヒステリシス曲線300中に示す電圧の差を生成するために、適切なコンデンサ端子に印加され得る。 The hysteresis curve 300 can be understood from the point of view of one terminal of the capacitor. As an example, if the ferroelectric has a negative polarization, a positive charge will accumulate at the terminal. Similarly, if the ferroelectric has a positive polarization, a negative charge will accumulate at the terminal. It should also be understood that the voltage in the hysteresis curve 300 represents the difference and direction of the voltage across the capacitor. For example, a positive voltage can be applied by applying a positive voltage to the terminal in question and keeping the second terminal ground. By keeping the terminal in question ground and applying a positive voltage to the second terminal (ie, a positive voltage can be applied to negatively polarize the terminal in question). Negative voltage can be applied. Similarly, two positive voltages, two negative voltages, or any combination of positive and negative voltages is applied to the appropriate capacitor terminals to generate the voltage difference shown in the hysteresis curve 300. Can be done.

ヒステリシス曲線300-aに描写したように、強誘電体材料は電圧の差が0の状態で正の分極もしくは負の分極を維持できるので、2つの可能な荷電状態(荷電状態305および荷電状態310)をもたらす。図3の例によると、荷電状態305はロジック「0」を表わし、荷電状態310はロジック「1」を表わす。いくつかの実施例では、メモリセルの動作のための他のスキームを適用するために、個々の荷電状態のロジック値は反対であっても良い。 As depicted in the hysteresis curve 300-a, the ferroelectric material can maintain positive or negative polarization with a voltage difference of 0, so there are two possible charged states (charged state 305 and charged state 310). ) Brings. According to the example of FIG. 3, the charge state 305 represents the logic "0" and the charge state 310 represents the logic "1". In some embodiments, the logic values of the individual charge states may be reversed in order to apply other schemes for memory cell operation.

ロジック「0」もしくはロジック「1」は、電圧を印加することにより、強誘電体材料の電気分極(その結果として、コンデンサの端子の電荷)を制御することによって、メモリセルに書き込まれ得る。例えば、コンデンサにわたって正味の正電圧315を印加すると、荷電状態305-aに達するまで電荷の蓄積が起こる。電圧315を除去すると、荷電状態305-aは0電位での荷電状態305に達するまでパス320をたどる。同様に、荷電状態310-aをもたらす正味の負電圧325を印加することにより、荷電状態310は書き込まれる。負電圧325を除去した後で、荷電状態310-aは0電位での荷電状態310に達するまでパス330をたどる。 The logic "0" or logic "1" can be written to a memory cell by applying a voltage to control the electrical polarization of the ferroelectric material (as a result, the charge on the terminals of the capacitor). For example, when a net positive voltage 315 is applied over a capacitor, charge buildup occurs until the charged state 305-a is reached. When the voltage 315 is removed, the charged state 305-a follows the path 320 until it reaches the charged state 305 at zero potential. Similarly, the charged state 310 is written by applying a net negative voltage 325 that results in the charged state 310-a. After removing the negative voltage 325, the charged state 310-a follows the path 330 until it reaches the charged state 310 at zero potential.

強誘電体コンデンサの格納された状態を読み出しもしくは検知するために、コンデンサにわたって電圧が印加される。それに応じて、格納された電荷が変化し、変化の度合いは初期の荷電状態に依存する。すなわち、コンデンサの格納された電荷の変化の度合いは、荷電状態305-bが最初に格納されていたか、荷電状態310-bが最初に格納されていたかによって変化する。例えば、ヒステリシス曲線300-bは、2つの可能な格納される荷電状態(荷電状態305-bおよび荷電状態310-b)を図示する。正味の電圧335がコンデンサのセルプレート(例えば、図2を参照するセルプレート230)に印加され得る。正の電荷として描写されているが、電圧335は負であっても良い。電圧335に応答して、荷電状態305-bはパス340をたどり得る。同様に、最初に荷電状態310-bが格納されていた場合、パス345をたどる。荷電状態305-cおよび荷電状態310-cの最終位置(final position)は、特定の検知動作および回路を含む多数の要因によって決まる。 A voltage is applied across the capacitor to read or detect the stored state of the ferroelectric capacitor. The stored charge changes accordingly, and the degree of change depends on the initial charge state. That is, the degree of change in the stored charge of the capacitor changes depending on whether the charged state 305-b was stored first or the charged state 310-b was stored first. For example, the hysteresis curve 300-b illustrates two possible stored charged states (charged state 305-b and charged state 310-b). A net voltage 335 may be applied to the cell plate of the capacitor (eg, cell plate 230 with reference to FIG. 2). Although depicted as a positive charge, the voltage 335 may be negative. In response to voltage 335, charge state 305-b can follow path 340. Similarly, if the charge state 310-b was initially stored, then path 345 is followed. The final position of the charged states 305-c and 310-c is determined by a number of factors, including the particular detection operation and circuit.

いくつかのケースでは、最終電荷はメモリセルのデジット線の固有キャパシタンスに依存し得る。例えば、コンデンサが電気的にデジット線に接続されて電圧335が印加される場合、デジット線の電圧はその固有キャパシタンスに起因して上がる可能性があり、センスコンポーネントで測定される電圧はデジット線のもたらされる電圧に依存し得る。ヒステリシス曲線300―b上の最終荷電状態305-cおよび310-cの最終位置は、従って、デジット線のキャパシタンスに依存し得、ロードライン分析によって判定され得る。すなわち、荷電状態305-cおよび310-cはデジット線のキャパシタンスに関して定義され得る。その結果、コンデンサの電圧(電圧350または電圧355)は、異なり得るし、コンデンサの初期状態によって左右され得る。 In some cases, the final charge may depend on the intrinsic capacitance of the digit line of the memory cell. For example, if a capacitor is electrically connected to the digit wire and a voltage of 335 is applied, the voltage of the digit wire can rise due to its inherent capacitance, and the voltage measured by the sense component is of the digit wire. It can depend on the resulting voltage. The final positions of the final charge states 305-c and 310-c on the hysteresis curve 300-b can therefore depend on the capacitance of the digit line and can be determined by load line analysis. That is, the charge states 305-c and 310-c can be defined with respect to the capacitance of the digit line. As a result, the voltage of the capacitor (voltage 350 or voltage 355) can vary and can depend on the initial state of the capacitor.

セルプレートに印加された電圧(例えば、電圧355)とコンデンサにわたる電圧(例えば、電圧350および電圧355)の差をリファレンス電圧と比較することにより、コンデンサの初期状態が判定され得る。図2を参照することによって理解されるように、デジット線の電圧は、プレート線210に印加された電圧と結果としてコンデンサ205にわたる電圧の差として表され得る。上で論じたように、デジット線の電圧はコンデンサに格納された電荷の変化に少なくとも部分的に基づき、電荷の変化はコンデンサにわたって印加された電圧の大きさに関連する。いくつかの実施例では、リファレンス電圧は、電圧350と電圧355から得られるデジット線電圧の平均値であり、比較すると、検知されるデジット線電圧は、リファレンス電圧よりも高いもしくは低いと判定され得る。その後、比較に基づいて、強誘電体セルの値(すなわちロジック「0」もしくはロジック「1」)が判定され得る。 The initial state of the capacitor can be determined by comparing the difference between the voltage applied to the cell plate (eg, voltage 355) and the voltage across the capacitor (eg, voltage 350 and voltage 355) with the reference voltage. As understood by reference to FIG. 2, the voltage of the digit wire can be expressed as the difference between the voltage applied to the plate wire 210 and the resulting voltage across the capacitor 205. As discussed above, the voltage of the digit line is at least partially based on the change in charge stored in the capacitor, and the change in charge is related to the magnitude of the voltage applied across the capacitor. In some embodiments, the reference voltage is the average of the digit line voltages obtained from the voltage 350 and the voltage 355, and by comparison, the detected digit line voltage can be determined to be higher or lower than the reference voltage. .. Then, based on the comparison, the value of the ferroelectric cell (ie, logic "0" or logic "1") can be determined.

しかし、前に論じたように、デジット線およびリファレンス電圧は少なくとも部分的にセル特性(例えば、経年(age))、環境因子(例えば、温度)、印加電圧などに基づいて変動し得る。ある状況では、デジット線電圧の平均をリファレンス電圧として用いることが検知マージンを減少させ得る。例として、2つの論理状態からもたらされるデジット線電圧の変動は、デジット線電圧の平均を増大させる可能性があり、リファレンス電圧は1つのデジット線電圧の方に偏る可能性がある。0ではないリファレンス電圧(例えば、デジット線電圧の平均)の代わりにグラウンド・リファレンスを使用することは、リファレンス電圧に関連するエラーを削減でき、リファレンス電圧の生成を簡略化でき、さらに、検知動作に関する複雑性を削減できる。 However, as discussed earlier, the digit line and reference voltage can vary, at least in part, based on cell characteristics (eg, age), environmental factors (eg, temperature), applied voltage, and the like. In some situations, using the average digit line voltage as the reference voltage can reduce the detection margin. As an example, fluctuations in the digit line voltage resulting from two logical states can increase the average of the digit line voltage, and the reference voltage can be biased towards one digit line voltage. Using a ground reference instead of a non-zero reference voltage (eg, the average of the digit line voltages) can reduce errors associated with the reference voltage, simplify the generation of the reference voltage, and even relate to the detection operation. You can reduce the complexity.

上で論じたように、強誘電体コンデンサを用いないメモリセルの読み出しは、格納された論理状態を劣化もしくは破壊し得る。しかし、強誘電体メモリセル105は読み出し動作の後に最初の論理状態を保持し得る。例えば、荷電状態305-bが格納されていて読み出し動作が行われた場合、荷電状態は荷電状態305-cまでパス340をたどり、電圧335が除去された後に例えばパス340を逆方向にたどることによって、荷電状態は最初の荷電状態305-bに戻り得る。 As discussed above, reading a memory cell without a ferroelectric capacitor can degrade or destroy the stored logic state. However, the ferroelectric memory cell 105 may retain its initial logical state after the read operation. For example, if the charge state 305-b is stored and a read operation is performed, the charge state follows the path 340 to the charge state 305-c and, for example, the path 340 in the reverse direction after the voltage 335 is removed. Allows the charged state to return to the original charged state 305-b.

図4は、本開示の様々な実施形態に従ったメモリセル用のグラウンド・リファレンス・スキームをサポートする回路400の例を説明する。回路400は、図1および図2を参照しながら記述したメモリセル105、ワード線110、デジット線115、およびセンスコンポーネント125の各々の例であるメモリセル105-b、ワード線110-b(アクセス線110-bとも称される)、デジット線115-b、およびセンスコンポーネント125-bを含む。回路400は、図2を参照しながら記述したプレート線210およびリファレンス線225の各々の例であるプレート線210-aおよびリファレンス線225-aも含む。回路400は、電圧源405、電圧源410、およびスイッチングコンポーネント420も含む。 FIG. 4 illustrates an example of circuit 400 that supports a ground reference scheme for memory cells according to various embodiments of the present disclosure. The circuit 400 is a memory cell 105-b, a word line 110-b (access) which is an example of each of the memory cell 105, the word line 110, the digit line 115, and the sense component 125 described with reference to FIGS. 1 and 2. Also referred to as wire 110-b), digit wire 115-b, and sense component 125-b. Circuit 400 also includes plate wire 210-a and reference wire 225-a, which are examples of plate wire 210 and reference wire 225, respectively, described with reference to FIG. Circuit 400 also includes a voltage source 405, a voltage source 410, and a switching component 420.

デジット線115-bおよびリファレンス線225-aは、それぞれ、固有静電容量415-aおよび415-bを有し得る。固有静電容量415-aおよび415-bは電気装置でなくても良い。すなわち、2端子コンデンサでなくても良い。その代わりに、固有静電容量415-aおよび415-bは、デジット線115-bおよびリファレンス線225-aの、大きさを含む物理特性に依存し得る。いくつかのケースでは、リファレンス線225-aは使用されていないもしくは活性化されていないデジット線である。描画されていないが、いくつかの実施例では、デジット線115-bはスイッチングコンポーネントを介して事実上のグラウンドに接続される。事実上のグラウンドはアースグラウンドと比較すると0ボルトとは異なる(例えば、より大きい、またはより小さい)電圧に浮動し得るが、事実上のグラウンドは回路400の共通リファレンスとして動作し得、グラウンドもしくは0Vとして振る舞い得る。 The digit lines 115-b and the reference lines 225-a may have intrinsic capacitances 415-a and 415-b, respectively. The intrinsic capacitances 415-a and 415-b do not have to be electrical devices. That is, it does not have to be a two-terminal capacitor. Instead, the intrinsic capacitances 415-a and 415-b may depend on the physical characteristics of the digit lines 115-b and the reference lines 225-a, including their magnitude. In some cases, the reference line 225-a is an unused or unactivated digit line. Although not drawn, in some embodiments the digit lines 115-b are connected to the de facto ground via a switching component. The de facto ground can float to a voltage different (eg, greater than or less than) 0 volt when compared to earth ground, but the de facto ground can act as a common reference for circuit 400, ground or 0V. Can behave as.

リファレンス線225-aは、センスコンポーネント125-bによって、デジット線115-bとの比較のためのリファレンスとして使用され得る。いくつかの例では、リファレンス線225-aは、デジット線115-bの電圧との比較のためのグラウンド・リファレンスを提供するために、事実上のグラウンドに接続される。リファレンス線225-aは、トランジスタ(例えば、p型電界効果トランジスタ(FET))として実装され得るスイッチングコンポーネント420を通じて事実上のグラウンドから分離され得る。他のケースでは、リファレンス線225-aは、直接、事実上のグラウンドに接続される。 The reference line 225-a can be used by the sense component 125-b as a reference for comparison with the digit line 115-b. In some examples, the reference line 225-a is connected to the de facto ground to provide a ground reference for comparison with the voltage of the digit line 115-b. The reference line 225-a can be separated from the de facto ground through a switching component 420 which can be mounted as a transistor (eg, a p-type field effect transistor (FET)). In other cases, the reference line 225-a is directly connected to the de facto ground.

描画したように、メモリセル105-bはデジット線115-bと電子的に通信している。図2を参照しながら記載したように、メモリセル105-bは、ワード線110-bを介して強誘電体コンデンサと電子的に通信する選択コンポーネントを用いて選択され得る。選択コンポーネントの活性化は、強誘電体コンデンサをデジット線115-bに接続し得る。 As drawn, the memory cells 105-b are in electronic communication with the digit lines 115-b. As described with reference to FIG. 2, memory cells 105-b can be selected using a selection component that electronically communicates with the ferroelectric capacitor via the word line 110-b. Activation of the selected component may connect a ferroelectric capacitor to the digit wire 115-b.

プレート線210-aは強誘電体コンデンサ(例えば、強誘電体コンデンサのプレート)と電子的に通信し得る。メモリセル105-bを読み出すために、メモリセル105-bの強誘電体コンデンサのプレート線210-aに電圧が印加され得る。ワード線110-bへの電圧の印加と組み合わせたプレート線210-aへの正の電圧の印加は、強誘電体コンデンサがデジット線115-bを充電することをもたらす。正の電圧を印加した後で、デジット線115-bの電圧を調整するためにプレート線210-aに負の電圧が印加されることがある。いくつかのケースでは、正の電圧の印加に応答してデジット線115-bの電圧が閾値に達したと判定された後に、負の電圧が印加される。この負の電圧は、強誘電体コンデンサ中に格納された論理状態「0」に由来する電圧と、論理状態「1」に由来する電圧を、その中央に事実上のグラウンドが位置するよう調整するように選択され得る。例として、強誘電体メモリアレイからの強誘電体メモリセルは、平均ロジック「1」電圧および平均ロジック「0」電圧を判定するために(例えば、様々なプレート電圧、温度などを適用することにより)テストされ、負の電圧は適切に選択され得る。他のケースでは、強誘電体メモリアレイ用に開発された数学モデルに基づいて、もしくは確立されたテスト結果に基づいて、負の電圧が選択され得る。いくつかのケースでは、外部電圧源、増幅器、ラインドライバなどを介して、電圧がプレート線210-aおよびワード線110-aに印加され得る。 The plate wire 210-a can electronically communicate with a ferroelectric capacitor (eg, a plate of a ferroelectric capacitor). A voltage may be applied to the plate wire 210-a of the ferroelectric capacitor of the memory cell 105-b to read out the memory cell 105-b. The application of a positive voltage to the plate wire 210-a in combination with the application of a voltage to the ward wire 110-b results in the ferroelectric capacitor charging the digit wire 115-b. After applying a positive voltage, a negative voltage may be applied to the plate wire 210-a to adjust the voltage of the digit wire 115-b. In some cases, a negative voltage is applied after it is determined that the voltage of the digit lines 115-b has reached a threshold in response to the application of a positive voltage. This negative voltage is such that the voltage derived from the logical state "0" and the voltage derived from the logical state "1" stored in the ferroelectric capacitor are substantially grounded at the center thereof . Can be selected to adjust. As an example, a ferroelectric memory cell from a ferroelectric memory array can be applied to determine an average logic "1" voltage and an average logic "0" voltage (eg, by applying various plate voltages, temperatures, etc.). ) Tested and negative voltage can be properly selected. In other cases, negative voltages may be selected based on mathematical models developed for ferroelectric memory arrays or based on established test results. In some cases, voltage may be applied to the plate wire 210-a and the word wire 110-a via an external voltage source, amplifier, line driver, and the like.

メモリセル105-bに格納された状態を判定するために、センスコンポーネント125-bが使用され得る。いくつかのケースでは、センスコンポーネント125-bはセンス増幅器であり得るか、またはセンス増幅器を含み得る。センスコンポーネント125-bは、電圧源405および電圧源410によって動作されることができる。いくつかの例では、電圧源405は正の供給電圧であり、一方、電圧源410は負の供給電圧または事実上のグラウンドである。センスコンポーネント125―bは、デジット線115-bの電圧およびリファレンス線225-aの電圧に少なくとも部分的に基づいて、強誘電体メモリセル105-bのロジック値を判定するために使用され得る。センスコンポーネント125-bは、コントローラによって活性化もしくは不活性化され得る。いくつかのケースでは、デジット線115-bの電圧とリファレンス線225-aの電圧の間の比較をするために、センスコンポーネント125-bは、活性化されるかもしくは「点火(fired)」される。センスコンポーネント125-bは、センス増幅器の出力を電圧源405または電圧源410から供給される電圧にラッチできる。例えば、デジット線115-bの電圧がリファレンス線225-aの電圧よりも大きい場合、センスコンポーネント125-bは、センス増幅器の出力を電圧源405から供給される正の電圧にラッチできる。 The sense component 125-b may be used to determine the state stored in memory cells 105-b. In some cases, the sense component 125-b can be a sense amplifier or can include a sense amplifier. The sense component 125-b can be operated by a voltage source 405 and a voltage source 410. In some examples, the voltage source 405 is a positive supply voltage, while the voltage source 410 is a negative supply voltage or de facto ground. The sense component 125-b can be used to determine the logic value of the ferroelectric memory cell 105-b, at least partially based on the voltage of the digit line 115-b and the voltage of the reference line 225-a. The sense component 125-b can be activated or deactivated by the controller. In some cases, the sense component 125-b is activated or "fired" to make a comparison between the voltage of the digit line 115-b and the voltage of the reference line 225-a. To. The sense component 125-b can latch the output of the sense amplifier to the voltage supplied by the voltage source 405 or the voltage source 410. For example, if the voltage of the digit line 115-b is greater than the voltage of the reference line 225-a, the sense component 125-b can latch the output of the sense amplifier to the positive voltage supplied by the voltage source 405.

図5は、本開示の様々な実施形態に従ったメモリセル用のグラウンド・リファレンス・スキームのタイミング図500の例を説明する。タイミング図500は、電圧を軸505上に、時間を軸510上に表わす。従って、様々なコンポーネントの電圧が時間の関数としてタイミング図500上に表わされ得る。例えば、タイミング図500は、ワード線電圧515、プレート電圧520、ならびに、デジット線電圧530-aおよび530-bを含む。タイミング図500は、読み出し電圧535、電圧閾値540、リファレンス電圧545およびタイミング閾値550も含む。タイミング図500は図4を参照しながら記載した回路400の動作の例を描写する。図5は、先行の図のコンポーネントを参照しながら以下に記載される。0に近づく電圧は表現を簡略化するため、軸510からずらされ得、いくつかのケースでは、これらの電圧は0ボルトと同じ、また、実質的に同じであり得るFIG. 5 illustrates an example of timing diagram 500 of a ground reference scheme for memory cells according to various embodiments of the present disclosure. The timing diagram 500 shows the voltage on the axis 505 and the time on the axis 510. Therefore, the voltages of the various components can be represented on the timing diagram 500 as a function of time. For example, the timing diagram 500 includes a word line voltage 515, a plate voltage 520, and digit line voltages 530-a and 530-b. The timing diagram 500 also includes a read voltage 535, a voltage threshold 540, a reference voltage 545, and a timing threshold 550. The timing diagram 500 describes an example of the operation of the circuit 400 described with reference to FIG. FIG. 5 is described below with reference to the components of the preceding figure. Voltages approaching zero can be offset from the axis 510 for simplification of representation , and in some cases these voltages can be the same as or substantially the same as 0 volts.

図4で論じたように、プレート線210-aに電圧が印加され得る。いくつかの例では、読み出し電圧(すなわち、強誘電体コンデンサの状態の読み出しに使用される電圧)がプレート線210-aに印加される可能性があり、その強誘電体コンデンサがバイアスされる。強誘電体コンデンサのプレートで測定されるプレート電圧520は、読み出し電圧の印加と共に上昇し得る。読み出し電圧の印加の後、メモリセル105-bは他の電圧のワード線110-bへの印加によりアクセスされ得る。メモリセル105-aの選択コンポーネントのゲートで測定され得るワード線電圧515は、ワード線110-bへの電圧の印加と共に上昇し得る。ワード線電圧515が上昇すると共に、選択コンポーネントはメモリセル105-bのバイアスされた強誘電体コンデンサとデジット線115-bの間の導電性パスを提供し得る。従って、強誘電体コンデンサがデジット線115-bに放電するにつれて、デジット線電圧530が上昇し得る。デジット線電圧530は読み出し動作が開始する前は事実上のグラウンドにされていても良い。一例では、トランジスタ等のスイッチングコンポーネントがデジット線115-cをグラウンドに接続するために使用され得る。 As discussed in FIG. 4, a voltage can be applied to the plate wire 210-a. In some examples, a read voltage (ie, the voltage used to read the state of the ferroelectric capacitor) may be applied to the plate wire 210-a, which biases the ferroelectric capacitor. The plate voltage 520 measured on the plate of a ferroelectric capacitor can rise with the application of a readout voltage. After applying the read voltage, the memory cells 105-b can be accessed by applying another voltage to the word line 110-b. The word line voltage 515, which can be measured at the gate of the selected component of memory cells 105-a, can rise with the application of voltage to the word line 110-b. As the word line voltage 515 rises, the selection component may provide a conductive path between the biased ferroelectric capacitor of memory cells 105-b and the digit line 115-b. Therefore, as the ferroelectric capacitor discharges to the digit wire 115-b, the digit wire voltage 530 may increase. The digit line voltage 530 may be virtually grounded before the read operation begins. In one example, a switching component such as a transistor may be used to connect the digit lines 115-c to ground.

ワード線110-bを選択すると、メモリセル105-bの強誘電体コンデンサのセル底部(例えば、図2を参照しながら記載したセル底部215)の電圧と固有静電容量415-aにわたる電圧が等しくなるまで、メモリセル105-bの強誘電体コンデンサは電荷を固有静電容量415-aと共有する。デジット線電圧530は格納された状態に基づいて2つの電圧の一方まで上昇し得る。しかし、上で論じたように、これらの2つの電圧はメモリセル105-bの特性、温度などによって変動し得る。ロジック「1」が強誘電体コンデンサに格納されている場合、デジット線電圧530-aがもたらされ得るし、ロジック「0」が強誘電体コンデンサに格納されている場合、デジット線電圧530-bがもたらされ得る。デジット線電圧530-aは強誘電体セルにわたるより小さな電圧の低下と関連し得、従って、図3を参照しながら記載したように、デジット線電圧530-bと比較した場合により高いデジット線電圧と関連し得る。 When the word line 110-b is selected, the voltage of the cell bottom of the strong dielectric capacitor of the memory cell 105-b (for example, the cell bottom 215 described with reference to FIG. 2) and the voltage over the natural capacitance 415-a are set. Until equal, the strong dielectric capacitor in memory cells 105-b shares the charge with the intrinsic capacitance 415-a. The digit line voltage 530 can rise to one of the two voltages based on the stowed state. However, as discussed above, these two voltages can fluctuate depending on the characteristics, temperature, etc. of the memory cells 105-b. If the logic "1" is stored in the ferroelectric capacitor, a digit line voltage 530-a can be obtained, and if the logic "0" is stored in the ferroelectric capacitor, the digit line voltage 530-a. b can be brought. The digit line voltage 530-a may be associated with a smaller voltage drop across the ferroelectric cell and therefore, as described with reference to FIG. 3, a higher digit line voltage when compared to the digit line voltage 530-b. Can be related to.

図5に記載した例に従って、デジット線電圧530が電圧閾値540もしくはタイミング閾値550またはそれらの両方に達した後、負の電圧がプレート線210-aに印加され、プレート電圧520を負に駆動する。いくつかのケースでは、負の電圧は所定の継続時間(例えばタイミング閾値550を超える継続時間)にわたって正の電圧が印加されたと判定した後で印加され得る。強誘電体コンデンサの特性、デジット線の特性、強誘電体メモリセルの読み出しもしくは書き込みに伴うタイミング、またはこれらの任意の組み合わせに少なくとも部分的に基づいて、所定の継続時間が決定され得る。他のケースでは、負の電圧はデジット線が閾値に達したと判定されることに基づいて印加され得る。あるいは、いくつかのケースでは、負の電圧はデジット線電圧530が安定化した(例えば、デジット線電圧の変化の割合が閾値に達した)という判定に基づいて印加される。例えば、変化の割合が閾値(例えば、10mV/ns)よりも低いと判定され得る。他の実施例では、デジット線電圧530がデジット線電圧530-aもしくは530-bのいずれかの予測した安定化電圧パーセント幅(例えば5%以内)に入っているという判定に基づいて、負の電圧が印加される。いくつかのケースでは、予測された安定化電圧は、実験データ、予測モデルなどを用いて決定され得る。 Following the example shown in FIG. 5, after the digit line voltage 530 reaches the voltage threshold 540 and / or timing threshold 550, a negative voltage is applied to the plate line 210-a to drive the plate voltage 520 negatively. .. In some cases, the negative voltage may be applied after determining that a positive voltage has been applied over a predetermined duration (eg, a duration exceeding the timing threshold 550). A predetermined duration can be determined at least in part based on the characteristics of the ferroelectric capacitor, the characteristics of the digit wire, the timing of reading or writing the ferroelectric memory cell, or any combination thereof. In other cases, a negative voltage may be applied based on the determination that the digit line has reached the threshold. Alternatively, in some cases, the negative voltage is applied based on the determination that the digit line voltage 530 has stabilized (eg, the rate of change in the digit line voltage has reached a threshold). For example, it can be determined that the rate of change is lower than the threshold (eg, 10 mV / ns). In another embodiment, it is negative based on the determination that the digit line voltage 530 is within the predicted regulated voltage percent range (eg, within 5%) of either the digit line voltage 530-a or 530-b. A voltage is applied. In some cases, the predicted regulated voltage can be determined using experimental data, predictive models, and so on.

プレート電圧520が負の電圧に遷移するので、デジット線電圧530は電荷を強誘電体コンデンサに戻すことができ、デジット線電圧530も減少し得る。デジット線電圧530の減少は、印加する負の大きさに依存し得る。いくつかのケースでは、デジット線電圧530-aもしくは530-bでもたらされる減少に少なくとも部分的に基づいて、負の電圧の大きさが選択される。いくつかの例では、デジット線電圧530-aおよび530-b(すなわち、メモリセルの選択によってもたらされる可能なデジット線電圧)の中央に、事実上のグラウンド(例えば、タイミング図500に示すような0V)であるリファレンス電圧545が位置するように、負の電圧が選択される。いくつかのケースでは、リファレンス電圧545は、スイッチングコンポーネント420を介してリファレンス線225-aを事実上のグラウンドに接続することにより生成され得る。負の電圧の印加によりもたらされたデジット線電圧530が安定化した後で、センスコンポーネント125は時刻555に点火(fire)される。 Since the plate voltage 520 transitions to a negative voltage, the digit line voltage 530 can return the charge to the ferroelectric capacitor and the digit line voltage 530 can also decrease. The decrease in the digit line voltage 530 may depend on the negative magnitude applied. In some cases, the magnitude of the negative voltage is selected based at least in part on the reduction caused by the digit line voltage 530-a or 530-b. In some examples, in the center of the digit line voltages 530-a and 530-b (ie, the possible digit line voltages brought about by memory cell selection), a de facto ground (eg, as shown in timing diagram 500). A negative voltage is selected so that the reference voltage 545, which is 0V), is located . In some cases, the reference voltage 545 may be generated by connecting the reference line 225-a to the de facto ground via the switching component 420. The sense component 125 is fired at time 555 after the digit line voltage 530 resulting from the application of the negative voltage has stabilized.

センスコンポーネント125-bは、デジット線電圧530をリファレンス電圧545と比較し得、それ故、センスコンポーネント125-bの出力は適切にラッチされ得る。例えば、強誘電体コンデンサによってロジック値「1」が格納される場合、センスコンポーネント125-bはデジット線電圧530-aをリファレンス電圧545と比較でき、デジット線電圧530-aがリファレンス電圧545よりも高いと判定できる。従って、センスコンポーネント125-bの出力は正の供給電圧にされ得るし、ラッチされ得る。この例では、センスコンポーネント125-bが正の供給電圧を出力するとき、デジット線115-bも供給電圧に動かされる。 The sense component 125-b may compare the digit line voltage 530 with the reference voltage 545 and therefore the output of the sense component 125-b may be properly latched. For example, if the ferroelectric capacitor stores the logic value "1", the sense component 125-b can compare the digit line voltage 530-a with the reference voltage 545, and the digit line voltage 530-a is higher than the reference voltage 545. It can be judged to be high. Therefore, the output of the sense component 125-b can be positive supply voltage and can be latched. In this example, when the sense component 125-b outputs a positive supply voltage, the digit lines 115-b are also driven by the supply voltage.

図6は、本開示の様々な実施形態に従ったメモリセル用のグラウンド・リファレンス・スキームをサポートする回路600の例を説明する。回路600は、図1、図2、図4および図5を参照しながら記述したメモリセル105、ワード線110、デジット線115、およびセンスコンポーネント125の各々の例であり得る、メモリセル105-c、ワード線110-c(アクセス線110-cとも称される)、デジット線115-c、およびセンスコンポーネント125-cを含む。回路600は、図2および図4を参照しながら記述したプレート線210およびリファレンス線225の各々の例であり得る、プレート線210-bおよびリファレンス線225-bも含み得る。さらに、回路600は、図4を参照しながら記述した電圧源405、電圧源410、および固有静電容量415、ならびにスイッチングコンポーネント420の例であり得る、電圧源405-a、電圧源410-a、固有静電容量415-cおよび415-d、ならびにスイッチングコンポーネント420-aおよび420-bも含む。回路600は、デジット線115-cと電子的に通信可能で、リファレンスコンデンサ615、選択コンポーネント610、選択線620、およびリファレンスプレート線625を含み得るリファレンス回路605も含んでも良い。 FIG. 6 illustrates an example of a circuit 600 that supports a ground reference scheme for memory cells according to various embodiments of the present disclosure. The circuit 600 may be an example of each of the memory cell 105, the word line 110, the digit line 115, and the sense component 125 described with reference to FIGS. 1, 2, 4, and 5, memory cell 105-c. , Word line 110-c (also referred to as access line 110-c), digit line 115-c, and sense component 125-c. Circuit 600 may also include plate wire 210-b and reference wire 225-b, which may be examples of plate wire 210 and reference wire 225, respectively, described with reference to FIGS. 2 and 4. Further, the circuit 600 may be an example of a voltage source 405, a voltage source 410, and an intrinsic capacitance 415, and a switching component 420 described with reference to FIG. 4, a voltage source 405-a, a voltage source 410-a. , Intrinsic capacitances 415-c and 415-d, as well as switching components 420-a and 420-b. Circuit 600 may also include reference circuit 605, which is electronically communicable with the digit line 115-c and may include a reference capacitor 615, a selection component 610, a selection line 620, and a reference plate line 625.

選択コンポーネント610はデジット線115-cおよびリファレンスコンデンサ615を接続するために使用され得る。リファレンスコンデンサ615は、誘電コンデンサ、セラミックコンデンサ、電解コンデンサ、もしくは強誘電体コンデンサとして実装され得る。いくつかのケースでは、選択コンポーネント610はp型FETなどのトランジスタであり得る。選択線620は選択コンポーネント610と電子的に通信可能であり、選択コンポーネント610の活性化に使用される。例えば、リファレンスコンデンサ615は選択線620(強誘電体コンデンサの場合、ワード線として実装され得る)に電圧を印加することによってアクセスされ得る。ロジック「0」およびロジック「1」からもたらされるデジット線115-cの電圧が、その中央にグラウンド・リファレンスが位置するように、リファレンスコンデンサ615のサイズが選択され得る。一例では、コンデンサのサイズは、おおよそ80フェムトファラッド(fF)になるように選択される。いくつかのケースでは、リファレンスコンデンサ615のサイズは、ロジック「0」を格納している強誘電体コンデンサに関連する静電容量、およびロジック「1」を格納している強誘電体コンデンサに関連する静電容量の平均になるように選択され得る。他の実施例では、強誘電体コンデンサが使用されている場合、強誘電体コンデンサのサイズはメモリセル105-cの強誘電体コンデンサのサイズよりも大きくなるように選択され得る。いくつかの例では、ロジック「0」を格納している第1の強誘電体コンデンサおよびロジック「0」を格納している第2の強誘電体コンデンサを用いて、リファレンスコンデンサが実装され得る。 The selection component 610 can be used to connect the digit wire 115-c and the reference capacitor 615. The reference capacitor 615 can be mounted as a dielectric capacitor, a ceramic capacitor, an electrolytic capacitor, or a ferroelectric capacitor. In some cases, the selection component 610 can be a transistor such as a p-type FET. The selection line 620 is electronically communicable with the selection component 610 and is used to activate the selection component 610. For example, the reference capacitor 615 can be accessed by applying a voltage to the selection line 620 (which can be mounted as a word line in the case of a ferroelectric capacitor). The size of the reference capacitor 615 may be selected so that the voltage of the digit lines 115-c resulting from logic "0" and logic "1" is centered on the ground reference. In one example, the size of the capacitor is chosen to be approximately 80 femtofarads (fF). In some cases, the size of the reference capacitor 615 relates to the capacitance associated with the ferroelectric capacitor containing the logic "0", and to the ferroelectric capacitor containing the logic "1". It can be selected to be the average of the capacitance. In another embodiment, when a ferroelectric capacitor is used, the size of the ferroelectric capacitor may be selected to be larger than the size of the ferroelectric capacitor in memory cells 105-c. In some examples, a reference capacitor may be implemented with a first ferroelectric capacitor containing the logic "0" and a second ferroelectric capacitor containing the logic "0".

リファレンスプレート線625は、リファレンスコンデンサ615およびデジット線115-cと電子的に通信できる。初めに、正の電圧がリファレンスプレート線625に印加されることができ、さらに、メモリセル105-cの強誘電体コンデンサにバイアスをかけるためと、リファレンスコンデンサ615にバイアスをかけるために、0電圧がプレート線210-bに印加されることができる。いくつかのケースでは、リファレンスコンデンサ615の充電を可能にするために、リファレンスコンデンサ615の別の側はスイッチングコンポーネント420-bを介してグラウンド・リファレンスに維持され得る。続いて、メモリセル105-cおよびリファレンス回路605にアクセスするために、選択電圧がワード線110-cおよび選択線620に印加され得る。選択電圧のワード線110-cおよび選択線620への印加は、メモリセル105-cの強誘電体コンデンサおよびリファレンスコンデンサ615をそれぞれデジット線115-cに接続できる。いくつかのケースでは、デジット線115-cは、選択電圧が印加された後の継続時間にわたって事実上のグラウンドに接続されたままであっても良く、その後、グラウンドから分離されても良い。後の時点で、0電圧がリファレンスプレート線625に印加されても良く、正の電圧がプレート線210-bに印加されても良い。いくつかのケースでは、プレート線210-bに印加される正の電圧の大きさは、前にリファレンスコンデンサ615に印加された正の電圧の大きさと異なっていても良い。 The reference plate wire 625 can electronically communicate with the reference capacitor 615 and the digit wire 115-c. First, a positive voltage can be applied to the reference plate wire 625, and then 0 voltage to bias the ferroelectric capacitor of memory cells 105-c and to bias the reference capacitor 615. Can be applied to the plate wire 210-b. In some cases, another side of the reference capacitor 615 may be maintained at the ground reference via the switching component 420-b to allow charging of the reference capacitor 615. Subsequently, a selective voltage may be applied to the word line 110-c and the selection line 620 to access the memory cells 105-c and the reference circuit 605. The application of the selection voltage to the word line 110-c and the selection line 620 can connect the ferroelectric capacitor and the reference capacitor 615 of the memory cell 105-c to the digit line 115-c, respectively. In some cases, the digit line 115-c may remain connected to the de facto ground for the duration after the selective voltage is applied and may then be separated from the ground. At a later point in time, a zero voltage may be applied to the reference plate wire 625 or a positive voltage may be applied to the plate wire 210-b. In some cases, the magnitude of the positive voltage applied to the plate wire 210-b may differ from the magnitude of the positive voltage previously applied to the reference capacitor 615.

逆のもしくは補完的(相補的)な電圧を印加する(すなわち、0電圧をリファレンスプレート線625に印加し、正の電圧をプレート線210-bに印加する)ことは、リファレンスコンデンサ615が電荷をデジット線115-cから引き出す間に、強誘電体コンデンサをデジット線115-cに放電させることができる。デジット線115-c上で電荷が増大されると、デジット線115-cの電圧が増大し得る。そして、電荷がデジット線115-cから引き出されるとデジット線115-cの電圧が減少し得る。これらの補完的(相補的)機能はロジック「1」およびロジック「0」の電圧(すなわち、メモリセル105-cの選択によってもたらされるデジット線115-cの可能な電圧)を、その中央に0ボルトが位置するように使用され得る。メモリセル105-cに格納されているロジック値を判定するために、デジット線115-cの電圧はリファレンス線225-bの電圧と比較されることができる。いくつかのケースでは、上で論じたように、リファレンス線225-bの電圧は事実上のグラウンドであり得る。いくつかのケースでは、外部電圧源、増幅器、またはラインドライバなどを介して、プレート線210-b、ワード線110-b、選択線620、およびリファレンスプレート線625に電圧が印加され得る。 Applying the opposite or complementary (complementary) voltage (ie, applying a zero voltage to the reference plate wire 625 and applying a positive voltage to the plate wire 210-b) causes the reference capacitor 615 to charge. The ferroelectric capacitor can be discharged to the digit wire 115-c while being drawn from the digit wire 115-c. As the charge increases on the digit wire 115-c, the voltage on the digit wire 115-c can increase. Then, when the electric charge is drawn from the digit wire 115-c, the voltage of the digit wire 115-c may decrease. These complementary functions center the voltage of logic "1" and logic "0" (ie, the possible voltage of the digit lines 115-c brought about by the selection of memory cells 105-c). It can be used so that 0 volt is located . In order to determine the logic value stored in the memory cells 105-c, the voltage of the digit line 115-c can be compared with the voltage of the reference line 225-b. In some cases, as discussed above, the voltage on the reference line 225-b can be virtually ground. In some cases, voltage may be applied to the plate wire 210-b, the word wire 110-b, the selection wire 620, and the reference plate wire 625 via an external voltage source, amplifier, or line driver or the like.

図7は、本開示の様々な実施形態に従ったメモリセル用のグラウンド・リファレンス・スキームをサポートするタイミング図700の例を説明する。タイミング図700は、軸505-a上に電圧、軸510-a上に時間を表わす。様々なコンポーネントの電圧が時間の関数としてタイミング図700上に表わされ得る。例えば、タイミング図700は、図5を参照しながら記述したワード線電圧515、プレート電圧520、デジット線電圧530の各々の例であり得る、ワード線電圧515-a、プレート電圧520-a、並びにデジット線電圧530-cおよび530-dを含む。タイミング図700は、図5を参照しながら記述した読み出し電圧535およびリファレンス電圧545の例であり得る、読み出し電圧535-aおよびリファレンス電圧545-aも含み得る。タイミング図700は図6を参照しながら記載した回路600の動作からもたらされ得る。図7は、先行の図のコンポーネントを参照しながら以下に記載される。0に近づく電圧は表現を簡略化するために軸510からずらされ得る。いくつかのケースでは、これらの電圧は0ボルトと同じであるか又は実質的に同じである。 FIG. 7 illustrates an example of timing diagram 700 that supports a ground reference scheme for memory cells according to various embodiments of the present disclosure. The timing diagram 700 shows the voltage on the axis 505-a and the time on the axis 510-a. The voltages of the various components can be represented on the timing diagram 700 as a function of time. For example, the timing diagram 700 may be an example of each of the word line voltage 515, the plate voltage 520, and the digit line voltage 530 described with reference to FIG. 5, the word line voltage 515-a, the plate voltage 520-a, and Includes digit line voltages 530-c and 530-d. The timing diagram 700 may also include a read voltage 535-a and a reference voltage 545-a, which may be examples of the read voltage 535 and the reference voltage 545 described with reference to FIG. The timing diagram 700 can be derived from the operation of the circuit 600 described with reference to FIG. FIG. 7 is described below with reference to the components of the preceding figure. Voltages approaching zero may be offset from axis 510 for simplification of representation. In some cases, these voltages are the same as or substantially the same as 0 volts.

図6で論じたように、プレート線210-bにプレート電圧520-aが印加され、かつ、リファレンスコンデンサの他の側が事実上のグラウンドに保たれ得る間に、リファレンスコンデンサ615を充電するために、リファレンスプレート電圧710がリファレンスプレート線625に印加されることができる。いくつかのケースでは、印加される電圧の大きさは、読み出し動作に関連する電圧であり得る。その後、リファレンスコンデンサ615とデジット線115-cの間に選択コンポーネント610を介した導電性パスを生成するために、選択電圧705が選択線620に印加され得る。選択電圧705の印加と実質的に同時に、メモリセル105-cの強誘電体コンデンサとデジット線115-cの間に導電性パスを生成するために、ワード線電圧515-aがワード線110-cに印加され得る。いくつかのケースでは、メモリセル105-cおよびリファレンス回路605の両方の強誘電体コンデンサおよびリファレンスコンデンサにアクセスするために同じ電圧が使用されるが、他のケースでは異なる電圧が使用される。いくつかのケースでは、選択電圧705およびワード線電圧515-aが印加されてい前後で、デジット線電圧530はスイッチングコンポーネント420-aを介してグラウンドに維持され得る。 As discussed in FIG. 6, to charge the reference capacitor 615 while a plate voltage 520-a is applied to the plate wire 210-b and the other side of the reference capacitor can be kept in effect ground. , A reference plate voltage 710 can be applied to the reference plate wire 625. In some cases, the magnitude of the applied voltage can be the voltage associated with the read operation. A selection voltage 705 may then be applied to the selection line 620 to generate a conductive path through the selection component 610 between the reference capacitor 615 and the digit line 115-c. Substantially at the same time as the application of the selective voltage 705, the word line voltage 515-a is changed to the word line 110- in order to generate a conductive path between the ferroelectric capacitor of the memory cell 105-c and the digit line 115-c. Can be applied to c. In some cases the same voltage is used to access both the ferroelectric and reference capacitors in memory cells 105-c and the reference circuit 605, but in other cases different voltages are used. In some cases, the digit line voltage 530 may be maintained ground via the switching component 420- a before and after the selection voltage 705 and the word line voltage 515-a are applied.

リファレンスプレート電圧710およびプレート電圧520-aは、その後、逆向き(例えば、電圧が補完的な方向に移動し得る)にリファレンスプレート線625およびプレート線210-bに印加され得る。従って、リファレンスプレート電圧710は減少し得るし、プレート電圧520-aは増大し得る。すなわち、リファレンスプレート線625に印加される電圧は0ボルトになるように除去され、そして、実質的に同時に、電圧(例えば読み出し電圧)がプレート線210-bに印加され得る。実質的に同時に電圧を印加することは、電圧を同時またはほとんど同時に印加することを意味する。実質的に同時に電圧を印加することは、ある期間中に1つの電圧を印加して2つ目の電圧を印加することも意味している(例えば、第1の電圧の印加から0.5ナノ秒(ns)以内に第2の電圧が印加される)。例として、リファレンスプレート電圧710の減少はプレート電圧520-aの増加と重なり得る。あるケースでは、ワード線110-cとリファレンスプレート線625への電圧の印加の間の期間は、メモリアレイの特性(例えば、伝播遅延)のため増大する。いくつかのケースでは、リファレンスプレート電圧710およびプレート電圧520-aの増加と減少は重複しておらず、複数の電圧の印加の間の期間は3ns規模であり得る。描画したように、プレート電圧520-aの増加はメモリセル105-cの強誘電体コンデンサをデジット線115-cに放電させる。一方、リファレンスプレート電圧710の減少はデジット線115-cから電荷を引き抜き得る。 The reference plate voltage 710 and the plate voltage 520-a can then be applied to the reference plate wire 625 and the plate wire 210-b in the opposite direction (eg, the voltage can move in complementary directions). Therefore, the reference plate voltage 710 can decrease and the plate voltage 520-a can increase. That is, the voltage applied to the reference plate wire 625 is removed to 0 volt, and at substantially the same time a voltage (eg, read voltage) can be applied to the plate wire 210-b. Applying voltages at substantially the same time means applying voltages at the same time or almost simultaneously. Applying voltages at substantially the same time also means applying one voltage and applying a second voltage during a period of time (eg, 0.5 nanoseconds from the application of the first voltage). A second voltage is applied within seconds (ns)). As an example, a decrease in reference plate voltage 710 can overlap with an increase in plate voltage 520-a. In some cases, the period between the application of voltage to the word line 110-c and the reference plate line 625 is increased due to the characteristics of the memory array (eg, propagation delay). In some cases, the increase and decrease of the reference plate voltage 710 and the plate voltage 520-a do not overlap, and the period between the application of multiple voltages can be on the order of 3ns. As drawn, the increase in plate voltage 520-a discharges the ferroelectric capacitor in memory cell 105-c to the digit wire 115-c. On the other hand, a decrease in the reference plate voltage 710 can extract charge from the digit lines 115-c.

デジット線115-cに電荷を提供することは、デジット線電圧530を上昇させ得、電荷を除去することはデジット線電圧530を低くし得る。デジット線115-cから除去される電荷の量は、リファレンスプレート電圧710の変化の割合、リファレンスコンデンサ615のサイズ、リファレンスコンデンサ615に現在格納されている電荷、リファレンスプレート電圧710の大きさ、もしくはこれらの任意の組み合わせに関連し得る。いくつかのケースでは、もたらされるリファレンスプレート電圧710、およびリファレンスコンデンサ615のサイズは、デジット線電圧530-cおよび530-dを、その中央に事実上のグラウンドが位置するように選択される。センスコンポーネント125-cは、デジット線電圧530をリファレンス電圧545-aと比較するために時刻555-aに点火(fired)され得る。検知されたデジット線電圧530がハイ(例えば、デジット線電圧530-c)であり、リファレンス電圧545-aと比較される場合、その後、センスコンポーネント125-cの出力およびデジット線電圧530-cは電圧源405-aによって供給される電圧まで上昇し得る。さもなければ、検知されたデジット線電圧530がロー(例えば、デジット線電圧530-d)であり、リファレンスと比較される場合、その後、センスコンポーネント125-cの出力およびデジット線電圧は電圧源410-aによって供給される電圧まで上昇し得る。センスコンポーネント125-cの出力はラッチされ得、メモリセル105-cに関連した格納された状態を判定するために使用される。 Providing charge to the digit lines 115-c can increase the digit line voltage 530, and removing the charge can decrease the digit line voltage 530. The amount of charge removed from the digit wire 115-c is the rate of change of the reference plate voltage 710, the size of the reference capacitor 615, the charge currently stored in the reference capacitor 615, the magnitude of the reference plate voltage 710, or these. Can be related to any combination of. In some cases, the size of the resulting reference plate voltage 710 and reference capacitor 615 is chosen so that the digit line voltages 530-c and 530-d are centered on a de facto ground. The sense component 125-c may be fired at time 555-a to compare the digit line voltage 530 with the reference voltage 545-a. If the detected digit line voltage 530 is high (eg, digit line voltage 530-c) and is compared to the reference voltage 545-a, then the output of the sense component 125-c and the digit line voltage 530-c are It can rise to the voltage supplied by the voltage source 405-a. Otherwise, if the detected digit line voltage 530 is low (eg, digit line voltage 530-d) and compared to the reference, then the output and digit line voltage of the sense component 125-c is the voltage source 410. Can rise to the voltage supplied by -a. The output of the sense component 125-c can be latched and used to determine the stored state associated with memory cells 105-c.

図8は、本開示の様々な実施形態に従ったメモリセル用のグラウンド・リファレンス・スキームをサポートするメモリアレイ100-aのブロック図800を示す。メモリアレイ100-aは、図1および図2を参照しながら記載したメモリコントローラ140とメモリセル105の例であり得るメモリコントローラ140-aとメモリセル105-aを含み得る。メモリコントローラ140-aは、バイアスコンポーネント810、タイミングコンポーネント815、およびデジット線(DL)電圧調整コンポーネント830を含み得るし、図1~図7に記載したようにメモリアレイ100-aを動作させることができる。 FIG. 8 shows block diagram 800 of a memory array 100-a that supports a ground reference scheme for memory cells according to various embodiments of the present disclosure. The memory array 100-a may include a memory controller 140-a and a memory cell 105-a which may be examples of the memory controller 140 and the memory cell 105 described with reference to FIGS. 1 and 2. The memory controller 140-a may include a bias component 810, a timing component 815, and a digit line (DL) voltage conditioning component 830 to operate the memory array 100-a as described in FIGS. 1-7. can.

メモリコントローラ140-aは、ワード線110-d(アクセス線110-dとも称される)、デジット線115-d、センスコンポーネント125-d、プレート線210-c、およびリファレンス回路605-a、およびメモリセル105-d(図1、図2、図4もしくは図6を参照しながら記載したワード線110、デジット線115、センスコンポーネント125、プレート線210、リファレンス回路605、およびメモリセルの例であり得る)と電子的に通信し得る。メモリアレイ100-aは、リファレンスコンポーネント820、ラッチ825、およびコントロール線835も含み得る。メモリアレイ100-aのコンポーネントは、互いに電子的に通信しうるし、図1~図7に記載した機能を実行し得る。いくつかのケースでは、リファレンスコンポーネント820、センスコンポーネント125-a、およびラッチ825は、メモリコントローラ140-aのコンポーネントであり得る。 The memory controller 140-a includes a word line 110-d (also referred to as an access line 110-d), a digit line 115-d, a sense component 125-d, a plate line 210-c, and a reference circuit 605-a. An example of a memory cell 105-d (a word line 110, a digit line 115, a sense component 125, a plate line 210, a reference circuit 605, and a memory cell described with reference to FIGS. 1, 2, 4, or 6). Can communicate electronically with (obtain). The memory array 100-a may also include a reference component 820, a latch 825, and a control line 835. The components of the memory array 100-a can communicate electronically with each other and perform the functions described in FIGS. 1-7. In some cases, the reference component 820, the sense component 125-a, and the latch 825 can be components of the memory controller 140-a.

メモリコントローラ140-aは、ワード線110-d、プレート線210-a、もしくはデジット線115-dを、これらの様々なノードに電圧を印加することにより活性化するように構成され得る。いくつかのケースでは、メモリコントローラ140-aは、バイアスコンポーネント810を用いて動作することができる。例えば、バイアスコンポーネント810は、前述のようにメモリセル105-dの読み出しもしくは書き込みを行うようにメモリセル105-dを操作するための電圧を印加するように構成され得る。いくつかのケースでは、メモリコントローラ140-aは、図1を参照しながら記載した行デコーダ、列デコーダ、もしくは両方を含み得る。このことは、メモリコントローラ140-aが1つ以上のメモリセル105にアクセスできるようにする。バイアスコンポーネント810はセンスコンポーネント125-aのためのリファレンス信号を生成するために、リファレンスコンポーネント820に電圧を提供することもできる。さらに、バイアスコンポーネント810は、センスコンポーネント125-aの動作のための電圧を提供することもできる。 The memory controller 140-a may be configured to activate the word line 110-d, the plate line 210-a, or the digit line 115-d by applying a voltage to these various nodes. In some cases, the memory controller 140-a can operate with the bias component 810. For example, the bias component 810 may be configured to apply a voltage for manipulating the memory cells 105-d to read or write to the memory cells 105-d as described above. In some cases, the memory controller 140-a may include the row decoder, column decoder, or both described with reference to FIG. This allows the memory controller 140-a to access one or more memory cells 105. The bias component 810 can also provide a voltage to the reference component 820 to generate a reference signal for the sense component 125-a. Further, the bias component 810 can also provide a voltage for the operation of the sense component 125-a.

いくつかのケースではメモリコントローラ140-aは、タイミングコンポーネント815を用いて動作し得る。例えば、タイミングコンポーネント815は、本明細書で記論じた読み出しおよび書き込みなどのメモリ機能を実行するためのスイッチングならびに電圧の印加のタイミングを含む、様々なワード線選択もしくはプレートバイアスのタイミングを制御し得る。いくつかのケースでは、タイミングコンポーネント815はバイアスコンポーネント810の動作を制御し得る。いくつかのケースでは、タイミングコンポーネント815は、読み出し動作のためにメモリセル105-dを選択するため、およびリファレンス回路605-aを動作させるために使用され得る。 In some cases, the memory controller 140-a may operate with the timing component 815. For example, the timing component 815 may control the timing of various wordline selections or plate biases, including the timing of switching and voltage application to perform memory functions such as reads and writes discussed herein. .. In some cases, the timing component 815 may control the operation of the bias component 810. In some cases, the timing component 815 may be used to select memory cells 105-d for read operation and to operate the reference circuit 605-a.

リファレンスコンポーネント820はセンスコンポーネント125-aのためのリファレンス信号を生成する様々なコンポーネントを含み得る。リファレンスコンポーネント820は、リファレンス信号を生成するように特に構成された回路を含み得る。いくつかの例では、リファレンスコンポーネント820は、他のメモリセル105であり得る。いくつかの例では、リファレンスコンポーネント820は、図3を参照しながら記載したように、2つの検知電圧(sense voltage)の間の電圧を出力するように構成され得る。あるいは、リファレンスコンポーネント820は事実上のグラウンドを出力するように設計され得る。センスコンポーネント125-aは、メモリセル105-dからの(デジット線115-dを介した)信号を、リファレンスコンポーネント820からのリファレンス信号と比較できる。論理状態を判定すると、センスコンポーネント125-aは、その後、出力をラッチ825に格納でき、それはメモリアレイ100-aが部品であるメモリ装置を用いる電子装置の動作に従って使用され得る。 The reference component 820 may include various components that generate a reference signal for the sense component 125-a. Reference component 820 may include circuits specifically configured to generate a reference signal. In some examples, the reference component 820 may be another memory cell 105. In some examples, the reference component 820 may be configured to output a voltage between the two sense voltages, as described with reference to FIG. Alternatively, the reference component 820 may be designed to output a de facto ground. The sense component 125-a can compare the signal from the memory cells 105-d (via the digit line 115-d) with the reference signal from the reference component 820. Upon determining the logical state, the sense component 125-a can then store the output in the latch 825, which can be used according to the operation of the electronic device with the memory device of which the memory array 100-a is a component.

いくつかのケースでは、メモリコントローラ140-aはコントロール線835を介してデジット線115-dの電圧を調整し得る。例えば、DL電圧調整コンポーネント830は、グラウンド・リファレンスが使用されるようにデジット線115-dの電圧を調整するために使用され得る。いくつかのケースでは、DL電圧調整コンポーネント830は最初の論理状態「1」もしくは「0」に由来するデジット線電圧を、その中央にグラウンド・リファレンスが位置するように使用され得る。例えば、DL電圧調整コンポーネント830は、バイアスコンポーネント810およびタイミングコンポーネント815と共同して、正の電圧をプレート線210-cに印加し、デジット線115-dの電圧が閾値に達しているかを判定し、そして、デジット線115-dの電圧が閾値に達した後にプレート線210-cに負の電圧を印加するために使用され得る。ある例では、メモリコントローラ140-aはコントロール線835を用いてプレート線210-cにバイアスをかけることができる。 In some cases, the memory controller 140-a may adjust the voltage of the digit lines 115-d via the control line 835. For example, the DL voltage adjustment component 830 may be used to adjust the voltage on the digit lines 115-d so that a ground reference is used. In some cases, the DL voltage adjustment component 830 may be used with the digit line voltage derived from the initial logical state "1" or "0" so that the ground reference is located in the center thereof . For example, the DL voltage adjustment component 830, in collaboration with the bias component 810 and the timing component 815, applies a positive voltage to the plate wire 210-c to determine if the voltage on the digit wire 115-d has reached the threshold. And can be used to apply a negative voltage to the plate wire 210-c after the voltage of the digit wire 115-d has reached the threshold. In one example, the memory controller 140-a can use the control wire 835 to bias the plate wire 210-c.

例えば、バイアスコンポーネント810は、メモリセル105-dの強誘電体コンデンサを第1の電圧源(例えば、正の電圧源)もしくは第2の電圧源(例えば負の電圧源)、または両方に接続できる。タイミングコンポーネント815および/またはDL電圧調整コンポーネント830は、デジット線115-dの電圧が正の電圧の印加に応じて閾値に達したと判定するために使用され得る。いくつかのケースでは、デジット線115-dの電圧が閾値に達したと判定することは、正の電圧が所定の継続時間にわたって印加されていると判定すること、デジット線の電圧が閾値電圧に達していると判定すること、デジット線の電圧の変化の割合が閾値に達したと判定すること、またはそれらの任意の組み合わせに、少なくとも部分的に基づき得る。メモリコントローラ140-aは、負の電圧が印加された後で、センスコンポーネント125-aにデジット線115-dの電圧をグラウンド・リファレンスと比較させるために使用され得る。いくつかのケースでは、デジット線電圧のグラウンド・リファレンスとの比較に少なくとも部分的に基づいて、強誘電体メモリセルのロジック値を決定するために、メモリコントローラ140-aはセンスコンポーネント125-aの出力を使用できる。 For example, the bias component 810 may connect the ferroelectric capacitor of memory cells 105-d to a first voltage source (eg, a positive voltage source), a second voltage source (eg, a negative voltage source), or both. .. The timing component 815 and / or the DL voltage adjustment component 830 may be used to determine that the voltage on the digit lines 115-d has reached a threshold in response to the application of a positive voltage. In some cases, determining that the voltage on the digit line 115-d has reached the threshold means determining that a positive voltage has been applied over a predetermined duration, and determining that the voltage on the digit line has reached the threshold voltage. It can be determined at least in part to determine that it has been reached, that the rate of change in voltage on the digit line has reached a threshold, or any combination thereof. The memory controller 140-a can be used to force the sense component 125-a to compare the voltage of the digit line 115-d with the ground reference after a negative voltage has been applied. In some cases, the memory controller 140-a of the sense component 125-a is used to determine the logic value of the ferroelectric memory cell, at least in part, based on a comparison with the ground reference of the digit line voltage. Output is available.

他の実施例では、第1の電圧をプレート線210-c、第1の電圧の逆である第2の電圧をリファレンス回路605-aに印加するために、DL電圧調整コンポーネント830は、バイアスコンポーネント810、タイミングコンポーネント815、およびリファレンス回路605-aと組み合わせて使用され得る。ある実施例では、メモリコントローラ140-aは、リファレンス回路605-aを始動させてプレート線210-cにバイアスをかけるために、バイアスコンポーネント810およびコントロール線835を使用する。 In another embodiment, the DL voltage adjustment component 830 is a bias component in order to apply a first voltage to the plate wire 210-c and a second voltage opposite to the first voltage to the reference circuit 605-a. It can be used in combination with the 810, timing component 815, and reference circuit 605-a. In one embodiment, the memory controller 140-a uses a bias component 810 and a control line 835 to initiate the reference circuit 605-a to bias the plate wires 210-c.

例えば、バイアスコンポーネント810は、第1の電圧源を強誘電体メモリセル105-dの強誘電体コンデンサに接続するために使用され得る。ここで、強誘電体コンデンサは第1の選択コンポーネントを介してデジット線115-dと電子的に通信している。バイアスコンポーネント810は、第2の電圧源をリファレンス回路605-aのリファレンスコンデンサに接続するために使用され得る。ここで、リファレンスコンデンサは第2の選択コンポーネントを介してデジット線と電子的に通信しており、第2の電圧は第1の電圧の逆で第1の電圧の印加に少なくとも部分的に基づいて印加される。いくつかのケースでは、タイミングコンポーネント815は、第1の電圧と第2の電圧を実質的に同時に印加するためにバイアスコンポーネント810を動作させる。バイアスコンポーネント810は、強誘電体メモリセルの読み出し動作を行うために第1の選択コンポーネントを活性化するため、および、読み出し動作の間にリファレンスコンデンサの電荷をデジット線115-dに移すために第2の選択コンポーネントを活性化するためにも使用され得る。バイアスコンポーネント810は、第1の電圧源を強誘電体コンデンサに接続する前、もしくは第2の電圧源をリファレンスコンデンサに接続する前に、デジット線を事実上のグラウンドにするためにも使用され得る。上記のように、センスコンポーネント125-aは、(デジット線115-dを通じた)メモリセル105-dからの信号を、リファレンスコンポーネント820からのリファレンス信号と比較できる。いくつかのケースでは、メモリコントローラ140-aは、デジット線の電圧のグラウンド・リファレンスとの比較に少なくとも部分的に基づいて、強誘電体メモリセルのロジック値を判定するために使用されるセンスコンポーネント125-aの出力を使用できる。 For example, the bias component 810 can be used to connect a first voltage source to a ferroelectric capacitor in a ferroelectric memory cell 105-d. Here, the ferroelectric capacitor is electronically communicating with the digit lines 115-d via the first selection component. The bias component 810 can be used to connect a second voltage source to the reference capacitor of the reference circuit 605-a. Here, the reference capacitor is electronically communicating with the digit line via the second selection component, where the second voltage is the opposite of the first voltage and is at least partially based on the application of the first voltage. Applied. In some cases, the timing component 815 operates the bias component 810 to apply a first voltage and a second voltage at substantially the same time. The bias component 810 is first to activate the first selection component to perform the ferroelectric memory cell read operation and to transfer the charge of the reference capacitor to the digit lines 115-d during the read operation. It can also be used to activate the selection component of 2. The bias component 810 can also be used to bring the digit wire to the de facto ground before connecting the first voltage source to the ferroelectric capacitor or before connecting the second voltage source to the reference capacitor. .. As mentioned above, the sense component 125-a can compare the signal from the memory cells 105-d (through the digit lines 115-d) with the reference signal from the reference component 820. In some cases, the memory controller 140-a is a sense component used to determine the logic value of a ferroelectric memory cell, at least in part, based on a comparison of the voltage of the digit line with a ground reference. An output of 125-a can be used.

図9は、本開示の様々な実施形態に従ったメモリセル用のグラウンド・リファレンス・スキームをサポートするシステム900を説明する。システム900は、様々なコンポーネントに接続するためもしくは物理的にサポートするために、プリント基板であり得るかまたはプリント基板を含み得る装置905を含む。装置905は図1および図6を参照しながら記載したメモリアレイ100の例であり得るメモリアレイ100-bを含む。メモリアレイ100-bは、図1および図6を参照しながら記載したメモリコントローラ140の例であり得、ならびに図1、図2、図4、図6および図8を参照しながら記載したメモリセル105の例であり得る、メモリコントローラ140-bおよびメモリセル105-eを含み得る。装置905は、プロセッサ910、BIOSコンポーネント915、周辺コンポーネント920、入出力制御コンポーネント925、およびDL電圧調整コンポーネント940も含み得る。DL電圧調整コンポーネント940は、図8を参照しながら記載したようなDL電圧調整コンポーネント830の例であり得る。装置905のコンポーネントはバス930を介して互いに電子的に通信し得る。 FIG. 9 illustrates a system 900 that supports a ground reference scheme for memory cells according to various embodiments of the present disclosure. The system 900 includes a device 905 that may be a printed circuit board or may include a printed circuit board for connecting to or physically supporting various components. The device 905 includes a memory array 100-b which may be an example of the memory array 100 described with reference to FIGS. 1 and 6. The memory array 100-b may be an example of the memory controller 140 described with reference to FIGS. 1 and 6, and the memory cells described with reference to FIGS. 1, 2, 4, 6, and 8. It may include a memory controller 140-b and a memory cell 105-e, which may be examples of 105. The device 905 may also include a processor 910, a BIOS component 915, a peripheral component 920, an input / output control component 925, and a DL voltage conditioning component 940. The DL voltage adjustment component 940 may be an example of the DL voltage adjustment component 830 as described with reference to FIG. The components of the device 905 may electronically communicate with each other via the bus 930.

プロセッサ910は、メモリコントローラ140-bを通じて動作するように構成され得る。いくつかのケースでは、プロセッサ910は、図1および図6を参照しながら記載したメモリコントローラ140の機能を実行し得る。他のケースでは、メモリコントローラ140-bはプロセッサ910中に統合され得る。プロセッサ910は汎用のプロセッサ、デジタルシグナルプロセッサ(DSP)、特定用途向け集積回路(ASIC)、フィールド・プログラマブル・ゲートアレイ(FPGA)もしくは他のプログラム可能なロジック装置、ディスクリートゲートもしくはトランジスタロジック、ディスクリートハードウェアコンポーネントであっても良く、または、プロセッサ910はこれらの種類のコンポーネントの組み合わせであっても良く、プロセッサ910は、メモリセル用のグラウンド・リファレンス・スキームのサポートを含む、本明細書に記載した様々な種類の機能を実行できる。プロセッサ910は、例えば、装置905に様々な機能やタスクを実行させるために、格納されたコンピュータ読み出し可能な命令を実行するように構成され得る。 Processor 910 may be configured to operate through the memory controller 140-b. In some cases, the processor 910 may perform the functions of the memory controller 140 described with reference to FIGS. 1 and 6. In other cases, the memory controller 140-b may be integrated into the processor 910. Processor 910 is a general purpose processor, digital signal processor (DSP), application-specific integrated circuit (ASIC), field programmable gate array (FPGA) or other programmable logic device, discrete gate or transistor logic, discrete hardware. It may be a component, or the processor 910 may be a combination of these types of components, the processor 910 being the variety described herein, including support for a ground reference scheme for memory cells. Can perform various kinds of functions. Processor 910 may be configured to execute stored computer readable instructions, for example, to cause device 905 to perform various functions and tasks.

BIOSコンポーネント915は、ファームウェアとして動作するベーシック・インプット/アウトプット・システム(BIOS)(システム900の様々なハードウェアコンポーネントを初期化および動作させることができる)を含むソフトウェアコンポーネントであり得る。BIOSコンポーネント915は、プロセッサ910と様々なコンポーネント(例えば、周辺コンポーネント920、入出力制御コンポーネント925など)の間のデータの流れも管理できる。BIOSコンポーネント915は、リードオンリーメモリ(ROM)、フラッシュメモリ、もしくは、任意の他の不揮発性メモリに格納されたプログラムまたはソフトウェアを含み得る。 The BIOS component 915 can be a software component that includes a basic input / output system (BIOS) that acts as firmware, which can initialize and operate various hardware components of the system 900. The BIOS component 915 can also manage the flow of data between the processor 910 and various components (eg, peripheral components 920, I / O control components 925, etc.). The BIOS component 915 may include programs or software stored in read-only memory (ROM), flash memory, or any other non-volatile memory.

周辺コンポーネント920は、任意の入力装置もしくは出力装置、または、装置905に統合されるこれらの装置のインタフェースであり得る。例は、ディスクコントローラ、サウンドコントローラ、グラフィックコントローラ、イーサネットコントローラ、モデム、USBコントローラ、シリアルポートもしくはパラレルポート、または周辺コンポーネントインターコネクト(PCI)もしくはアクセラレーテッド・グラフィックス・ポート(AGP)スロットなどの周辺カードスロットを含み得る。 Peripheral component 920 can be any input or output device, or an interface for these devices integrated into device 905. Examples are disk controllers, sound controllers, graphics controllers, Ethernet controllers, modems, USB controllers, serial or parallel ports, or peripheral cards such as peripheral component interconnect (PCI) or accelerated graphics port (AGP) slots. May include slots.

入出力制御コンポーネント925は、プロセッサ910と周辺コンポーネント920、入力935または出力945を介して受信される入力装置もしくは出力装置の間のデータ通信を管理することができる。入出力制御コンポーネント925は、装置905に統合されていない周辺装置を管理することもできる。いくつかのケースでは、入出力制御コンポーネント925は、外部周辺装置への物理的な結合もしくはポートを表す。 The input / output control component 925 can manage data communication between the processor 910 and the input or output device received via the peripheral component 920, input 935 or output 945. The input / output control component 925 can also manage peripheral devices that are not integrated into the device 905. In some cases, the I / O control component 925 represents a physical coupling or port to an external peripheral.

入力935は、装置905もしくは装置905のコンポーネントに入力を提供する装置または装置905への外部信号を表し得る。それはユーザインタフェースもしくは他の装置間のインタフェースを含み得る。いくつかのケースでは、入力935は周辺コンポーネント920を介して装置905と連動する周辺装置であり得、または、入出力制御コンポーネント925によって管理され得る。 The input 935 may represent an external signal to the device or device 905 that provides the input to the device 905 or a component of the device 905. It may include a user interface or an interface between other devices. In some cases, the input 935 may be a peripheral device interlocking with the device 905 via the peripheral component 920, or may be managed by the input / output control component 925.

出力945は、装置905もしくは装置905の任意のコンポーネントから出力を受信するように構成された装置または装置905への外部信号として実装され得る。出力装置の例は、ディスプレイ、オーディオスピーカー、プリント装置、他のプロセッサ、もしくはプリント基板などを含み得る。いくつかのケースでは、出力945は周辺コンポーネント920を介して装置905と連動する周辺装置であり得、または、入出力制御コンポーネント925によって管理され得る。 The output 945 may be implemented as an external signal to a device or device 905 configured to receive output from device 905 or any component of device 905. Examples of output devices may include displays, audio speakers, printing devices, other processors, printed circuit boards, and the like. In some cases, the output 945 may be a peripheral device interlocking with the device 905 via the peripheral component 920, or may be managed by the input / output control component 925.

メモリコントローラ140-b、装置905、および、メモリアレイ100-bのコンポーネントは、それらの機能を実行するために設計された回路により作り上げられても良い。これは、本明細書に記載された機能を実行するように構成された様々な回路素子(例えば、導電線、トランジスタ、コンデンサ、コイル、抵抗、増幅器、または、他の能動素子もしくは受動素子)を含み得る。 The components of the memory controller 140-b, the device 905, and the memory array 100-b may be built up by circuits designed to perform those functions. This may include various circuit elements configured to perform the functions described herein (eg, conductive wires, transistors, capacitors, coils, resistors, amplifiers, or other active or passive elements). Can include.

図10は、本開示の様々な実施形態に従ったメモリセルのためのグラウンド・リファレンス・スキームを用いる方法1000を説明するフローチャートを示す。方法1000の動作は、図1~図9を参照しながら説明したように、メモリアレイ100によって実行され得る。例えば、方法1000の動作は、図1、図8および図9を参照しながら記述したように、メモリコントローラ140によって実行され得る。いくつかの例では、メモリコントローラ140は、以下に記載する機能を実行するために、メモリアレイ100の機能素子を制御するためのコードのセットを実行できる。追加的もしくは代替的に、メモリコントローラ140は、特殊用途向けハードウェアを用いて以下に記載する機構の機能を実行することができる。 FIG. 10 shows a flow chart illustrating method 1000 using a ground reference scheme for memory cells according to various embodiments of the present disclosure. The operation of the method 1000 can be performed by the memory array 100 as described with reference to FIGS. 1-9. For example, the operation of method 1000 may be performed by the memory controller 140 as described with reference to FIGS. 1, 8 and 9. In some examples, the memory controller 140 can execute a set of codes to control the functional elements of the memory array 100 in order to perform the functions described below. Additional or alternative, the memory controller 140 can perform the functions of the mechanisms described below using special purpose hardware.

ブロック1005において、方法は強誘電体メモリセルの強誘電体コンデンサに正の電圧を印加することを含み得る。ここで、強誘電体コンデンサはデジット線と電子的に通信している。ある例では、図8を参照しながら記載したように、ブロック1005の動作はバイアスコンポーネント810によって実行または促進され得る。 At block 1005, the method may include applying a positive voltage to the ferroelectric capacitor of the ferroelectric memory cell. Here, the ferroelectric capacitor is in electronic communication with the digit wire. In one example, the operation of block 1005 may be performed or facilitated by the bias component 810, as described with reference to FIG.

ブロック1010において、方法は、正の電圧が印加されたことに応答してデジット線の電圧が閾値に達したと判定することを含み得る。ある例では、図8を参照しながら記載したように、ブロック1010の動作はタイミングコンポーネント815によって実行または促進され得る。いくつかのケースでは、デジット線の電圧が閾値に達したと判定することは、デジット線の電圧が閾値電圧に達したと判定することを含む。追加的もしくは代替的に、デジット線の電圧が閾値に達したと判定することは、デジット線の電圧の変化の割合が閾値に達したと判定することを含み得る。 At block 1010, the method may include determining that the voltage of the digit line has reached a threshold in response to the application of a positive voltage. In one example, the operation of block 1010 may be performed or facilitated by the timing component 815, as described with reference to FIG. In some cases, determining that the voltage of the digit line has reached the threshold includes determining that the voltage of the digit line has reached the threshold voltage. Additional or alternative, determining that the voltage of the digit line has reached the threshold may include determining that the rate of change in voltage of the digit line has reached the threshold.

ブロック1015において、方法は、デジット線の電圧が閾値に達した後で強誘電体コンデンサに負の電圧を印加することを含み得る。ある例では、図8を参照しながら記載したように、ブロック1015の動作はバイアスコンポーネント810によって実行または促進され得る。いくつかのケースでは、強誘電体コンデンサに印加される負の電圧の大きさは少なくとも部分的に閾値に基づく。デジット線の電圧が閾値に達したと判定することは、正の電圧が所定の継続時間の間、印加されたと判定することを含み得る。所定の継続時間は、強誘電体コンデンサの特性、デジット線の特性、強誘電体メモリセルの読み出しもしくは書き込みに関連したタイミング、またはこれらの任意の組み合わせの少なくとも1つに、少なくとも部分的に基づき得る。いくつかのケースでは、方法は、負の電圧を印加した後にデジット線の電圧をグラウンド・リファレンスと比較することを含む。幾つかのケースでは、強誘電体メモリセルのロジック値は、デジット線の電圧のグランド・リファレンスとの比較に少なくとも部分的に基づいて判定される。 At block 1015, the method may include applying a negative voltage to the ferroelectric capacitor after the voltage of the digit line has reached a threshold. In one example, the operation of block 1015 may be performed or facilitated by the bias component 810, as described with reference to FIG. In some cases, the magnitude of the negative voltage applied to the ferroelectric capacitor is at least partially based on the threshold. Determining that the voltage of the digit line has reached the threshold may include determining that a positive voltage has been applied for a predetermined duration. The predetermined duration may be at least partially based on the characteristics of the ferroelectric capacitor, the characteristics of the digit line, the timing associated with reading or writing the ferroelectric memory cell, or at least one of any combination thereof. .. In some cases, the method involves comparing the voltage of the digit line with a ground reference after applying a negative voltage. In some cases, the logic value of a ferroelectric memory cell is determined at least partially based on a comparison with a ground reference of the voltage of the digit line.

図11は、本開示の様々な実施形態に従ったメモリセル用のグラウンド・リファレンス・スキームを用いる方法1100を説明するフローチャートを示す。方法1100の動作は、図1~図9を参照しながら記載したように、メモリアレイ100によって実行され得る。例えば、方法1100の動作は、図1、図8および図9を参照しながら記載したように、メモリコントローラ140によって実行され得る。いくつかの例では、メモリコントローラ140は、以下に記載する機能を実行するために、メモリアレイ100の機能素子を制御するためのコードのセットを実行できる。追加的もしくは代替的に、メモリコントローラ140は、特殊用途向けハードウェアを用いて以下に記載する機構の機能を実行することができる。 FIG. 11 shows a flow chart illustrating method 1100 using a ground reference scheme for memory cells according to various embodiments of the present disclosure. The operation of method 1100 may be performed by the memory array 100 as described with reference to FIGS. 1-9. For example, the operation of method 1100 may be performed by the memory controller 140 as described with reference to FIGS. 1, 8 and 9. In some examples, the memory controller 140 can execute a set of codes to control the functional elements of the memory array 100 in order to perform the functions described below. Additional or alternative, the memory controller 140 can perform the functions of the mechanisms described below using special purpose hardware.

ブロック1105において、方法は強誘電体メモリセルの強誘電体コンデンサに第1の電圧を印加することを含み得る。ここで、強誘電体コンデンサはデジット線と電子的に通信している。ある実施例では、図8を参照しながら記載したように、ブロック1105の動作はバイアスコンポーネント810によって実行または促進され得る。いくつかの例では、方法は、強誘電体コンデンサおよびデジット線と電子的に通信する第1の選択コンポーネントを活性化することにより、読み出し動作のための強誘電体メモリセルを選択すること、ならびに、リファレンスコンデンサおよびデジット線と電子的に通信する第2の選択コンポーネントを活性化することを含み得る。いくつかのケースでは、第1の電圧を印加する前に、第1の選択コンポーネントおよび第2の選択コンポーネントが活性化される。 At block 1105, the method may include applying a first voltage to the ferroelectric capacitor of the ferroelectric memory cell. Here, the ferroelectric capacitor is in electronic communication with the digit wire. In one embodiment, as described with reference to FIG. 8, the operation of block 1105 may be performed or facilitated by the bias component 810. In some examples, the method selects a ferroelectric memory cell for readout operation by activating a ferroelectric capacitor and a first selection component that electronically communicates with the digit wire, as well as. It may include activating a second selection component that electronically communicates with the reference capacitor and the digit wire. In some cases, the first selection component and the second selection component are activated before applying the first voltage.

ブロック1110において、方法は、デジット線と電子的に通信するリファレンスコンデンサに第2の電圧を印加することを含み得る。ここで、第2の電圧は第1の電圧の逆であり、第1の電圧の印加に少なくとも部分的に基づいて印加される。ある例では、図8を参照しながら記載したように、ブロック1110の動作はバイアスコンポーネント810によって実行または促進され得る。いくつかの実施例では、第1の電圧と第2の電圧は実質的に同時に印加される。いくつかのケースでは、第1の選択コンポーネントおよび第2の選択コンポーネントは、第1の電圧および/または第2の電圧を印加する前に活性化される。いくつかの例では、方法は、第1の電圧もしくは第2の電圧を印加する前に、デジット線を事実上のグラウンドにすることを含み得る。いくつかの例では、方法は、リファレンスコンデンサに第2の電圧が印加された後にデジット線の電圧をグラウンド・リファレンスと比較することを含む。強誘電体メモリセルのロジック値を判定することは、デジット線の電圧のグラウンド・リファレンスとの比較に少なくとも部分的に基づき得る。 At block 1110, the method may include applying a second voltage to a reference capacitor that electronically communicates with the digit line. Here, the second voltage is the reverse of the first voltage and is applied at least partially based on the application of the first voltage. In one example, the operation of block 1110 may be performed or facilitated by the bias component 810, as described with reference to FIG. In some embodiments, the first voltage and the second voltage are applied substantially simultaneously. In some cases, the first selection component and the second selection component are activated before applying the first voltage and / or the second voltage. In some examples, the method may include putting the digit wire in effect ground before applying a first or second voltage. In some examples, the method involves comparing the voltage of the digit line with the ground reference after a second voltage has been applied to the reference capacitor. Determining the logic value of a ferroelectric memory cell can be at least partially based on a comparison with a ground reference of the voltage of the digit line.

従って、方法1000および方法1100は、グラウンド・リファレンス・スキームの使用のために提供され得る。方法1000および方法1100は可能な実装を記述しており、他の実装が可能になるように、動作およびステップは並べ替えされ得るか、または修正され得ることは留意されるべきである。いくつかの実施例では、2つ以上の方法1000および方法1100からの機構が組み合わせられても良い。 Therefore, methods 1000 and 1100 may be provided for use with the ground reference scheme. It should be noted that Method 1000 and Method 1100 describe possible implementations, and the actions and steps may be rearranged or modified to allow other implementations. In some embodiments, mechanisms from two or more methods 1000 and 1100 may be combined.

装置が記載される。いくつかの例では、装置は、強誘電体メモリセルの強誘電体コンデンサに正の電圧を印加するための手段であって、前記強誘電体コンデンサはデジット線と電子的に通信している手段、前記正の電圧が印加されることに応じて、前記デジット線の電圧が閾値に達したと判定するための手段、および、前記デジット線の前記電圧が前記閾値に達した後で、前記強誘電体コンデンサに負の電圧を印加するための手段を含み得る。 The device is described. In some examples, the device is a means for applying a positive voltage to a ferroelectric capacitor in a ferroelectric memory cell, wherein the ferroelectric capacitor is electronically communicating with a digit wire. , A means for determining that the voltage of the digit line has reached the threshold in response to the application of the positive voltage, and the strong after the voltage of the digit line has reached the threshold. It may include means for applying a negative voltage to a dielectric capacitor.

いくつかの実施例では、装置は、前記負の電圧が印加された後で、前記デジット線の前記電圧をグラウンド・リファレンスと比較するための手段を含み得る。いくつかの実施例では、装置は、前記デジット線の前記電圧を前記グラウンド・リファレンスと比較するための手段に少なくとも部分的に基づいて、前記強誘電体メモリセルのロジック値を判定するための手段を含み得る。いくつかの例では、前記強誘電体コンデンサに印加される前記負の電圧の大きさは、前記閾値に少なくとも部分的に基づく。いくつかの例では、前記デジット線の前記電圧が前記閾値に達したと判定するための手段は、前記正の電圧が所定の継続時間の間、印加されていると判定するための手段を含む。 In some embodiments, the device may include means for comparing the voltage of the digit line with a ground reference after the negative voltage has been applied. In some embodiments, the device is a means for determining the logic value of the ferroelectric memory cell, at least partially based on the means for comparing the voltage of the digit line with the ground reference. May include. In some examples, the magnitude of the negative voltage applied to the ferroelectric capacitor is at least partially based on the threshold. In some examples, the means for determining that the voltage of the digit line has reached the threshold includes means for determining that the positive voltage has been applied for a predetermined duration. ..

いくつかの実施例では、前記所定の継続時間は、前記強誘電体コンデンサの特性、前記デジット線の特性、前記強誘電体メモリセルへの読み出しもしくは書き込みに関連したタイミング、またはこれらの任意の組み合わせの少なくとも1つに、少なくとも部分的に基づく。いくつかの例では、前記デジット線の前記電圧が前記閾値に達したと判定するための手段は、前記デジット線の前記電圧が前記閾値電圧に達したと判定するための手段を含む。いくつかの実施例では、前記デジット線の前記電圧が前記閾値に達したと判定するための手段は、前記デジット線の前記電圧の変化の割合が前記閾値に達したと判定するための手段を含む。 In some embodiments, the predetermined duration is the characteristic of the ferroelectric capacitor, the characteristic of the digit line, the timing associated with reading or writing to the ferroelectric memory cell, or any combination thereof. At least partially based on at least one of. In some examples, the means for determining that the voltage of the digit line has reached the threshold includes means for determining that the voltage of the digit line has reached the threshold voltage. In some embodiments, the means for determining that the voltage of the digit line has reached the threshold is a means for determining that the rate of change of the voltage of the digit line has reached the threshold. include.

装置が記載される。いくつかの例では、装置は、強誘電体メモリセルの強誘電体コンデンサに第1の電圧を印加するための手段であって、前記強誘電体コンデンサはデジット線と電子的に通信している手段、および前記デジット線と電子的に通信しているリファレンスコンデンサに第2の電圧を印加するための手段を含み得る。前記第2の電圧は、前記第1の電圧の逆であり、前記第1の電圧を印加するための手段に少なくとも部分的に基づいて印加される。 The device is described. In some examples, the device is a means for applying a first voltage to a ferroelectric capacitor in a ferroelectric memory cell, the ferroelectric capacitor electronically communicating with a digit wire. Means may include means and means for applying a second voltage to the reference capacitor that is electronically communicating with the digit wire. The second voltage is the reverse of the first voltage and is applied at least partially based on the means for applying the first voltage.

いくつかの例では、装置は、読み出し動作のために前記強誘電体メモリセルを選択するための手段を含み得る。前記選択するための手段は、前記強誘電体コンデンサおよび前記デジット線と電子的に通信している第1の選択コンポーネントを活性化するための手段、ならびに、前記リファレンスコンデンサおよび前記デジット線と電子的に通信している第2の選択コンポーネントを活性化するための手段を含む。いくつかの例では、装置は、前記第2の電圧が前記リファレンスコンデンサに印加された後に、前記デジット線の電圧をグラウンド・リファレンスと比較するための手段を含む。 In some examples, the device may include means for selecting said ferroelectric memory cells for read operation. The means for selecting are means for activating the ferroelectric capacitor and the first selection component electronically communicating with the digit wire, as well as electronically with the reference capacitor and the digit wire. Includes means for activating a second selection component communicating with. In some examples, the device includes means for comparing the voltage of the digit line with the ground reference after the second voltage has been applied to the reference capacitor.

いくつかの例では、装置は、前記デジット線の前記電圧と前記グラウンド・リファレンスを比較するための手段に少なくとも部分的に基づいて、前記強誘電体メモリセルのロジック値を判定するための手段を含み得る。いくつかの実施例では、前記第1の電圧および第2の電圧が実質的に同時に印加される。いくつかの実施例では、装置は、前記第1の電圧もしくは前記第2の電圧を印加する前に、前記デジット線を事実上のグラウンドにするための手段を含み得る。 In some examples, the device provides means for determining the logic value of the ferroelectric memory cell, at least partially based on the means for comparing the voltage of the digit line with the ground reference. Can include. In some embodiments, the first voltage and the second voltage are applied at substantially the same time. In some embodiments, the device may include means for effectively grounding the digit line prior to applying the first or second voltage.

装置が記載される。いくつかの例では、装置は、デジット線と電子的に通信している強誘電体コンデンサを含む強誘電体メモリセル、正の電圧源を前記強誘電体コンデンサに接続するための手段、および、前記デジット線の電圧が閾値に達した後で負の電圧源を前記強誘電体コンデンサに接続するための手段を含み得る。 The device is described. In some examples, the device is a ferroelectric memory cell containing a ferroelectric capacitor that is electronically communicating with a digit wire, a means for connecting a positive voltage source to the ferroelectric capacitor, and. It may include means for connecting a negative voltage source to the ferroelectric capacitor after the voltage of the digit line has reached a threshold.

いくつかの例では、装置は、前記強誘電体コンデンサに負の電圧が印加された後で、前記デジット線の前記電圧をグラウンド・リファレンスと比較するための手段を含み得る。いくつかの例では、装置は、前記デジット線の前記電圧の前記グラウンド・リファレンスとの比較に少なくとも部分的に基づいて、前記強誘電体メモリセルのロジック値を判定するための手段を含み得る。いくつかの実施例では、装置は、前記強誘電体コンデンサに印加された正の電圧に応答して、前記デジット線の電圧が前記閾値に達したと判定するための手段を含み得る。 In some examples, the device may include means for comparing the voltage of the digit line with a ground reference after a negative voltage has been applied to the ferroelectric capacitor. In some examples, the device may include means for determining the logic value of the ferroelectric memory cell, at least in part, based on a comparison of the voltage of the digit line with the ground reference. In some embodiments, the device may include means for determining that the voltage of the digit line has reached the threshold in response to a positive voltage applied to the ferroelectric capacitor.

いくつかの例では、装置は、所定の継続時間の間、前記強誘電体コンデンサに前記正の電圧源の電圧が印加されていると判定するための手段、および、前記所定の継続時間の間、前記正の電圧源の前記電圧が印加されていると判定するための手段に少なくとも部分的に基づいて、前記デジット線の前記電圧が前記閾値に達したと判定するための手段を含み得る。いくつかの例では、装置は、前記デジット線の前記電圧の変化の割合が前記閾値に達したと判定するための手段を含み得る。 In some examples, the device is a means for determining that the voltage of the positive voltage source is applied to the ferroelectric capacitor for a predetermined duration, and for the predetermined duration. , The means for determining that the voltage of the digit line has reached the threshold may be included, at least in part, based on the means for determining that the voltage of the positive voltage source is applied. In some examples, the device may include means for determining that the rate of change in the voltage of the digit line has reached the threshold.

装置が記載される。いくつかの例では、装置は、デジット線および第1の選択コンポーネントと電子的に通信している強誘電体コンデンサを含む強誘電体メモリセル、第2の選択コンポーネントを介して前記デジット線と電子的に通信しているリファレンスコンデンサ、第1の電圧源を前記強誘電体コンデンサに接続するための手段、および、第2の電圧源を前記リファレンスコンデンサに接続するための手段を含むことができ、前記第2の電圧源の出力は前記第1の電圧源の出力の逆である。 The device is described. In some examples, the device is an electron with the digit wire through a second selection component, a hard dielectric memory cell containing a dielectric capacitor that is electronically communicating with the digit wire and the first selection component. Can include a reference capacitor that is communicating with the user, a means for connecting a first voltage source to the strong dielectric capacitor, and a means for connecting a second voltage source to the reference capacitor. The output of the second voltage source is the reverse of the output of the first voltage source.

いくつかの例では、装置は、前記強誘電体メモリセルの読み出し動作を行うために、前記第1の選択コンポーネントを活性化するための手段、および、前記読み出し動作中に前記リファレンスコンデンサの電荷を前記デジット線に移動するために、前記第2の選択コンポーネントを活性化するための手段を含み得る。いくつかの例では、装置は、記第2の電圧源の電圧が前記リファレンスコンデンサに印加された後に、前記デジット線の電圧をグラウンド・リファレンスと比較するための手段を含み得る。いくつかの例では、装置は、前記デジット線の前記電圧の前記グラウンド・リファレンスとの比較に少なくとも部分的に基づいて、前記強誘電体メモリセルのロジック値を判定するための手段を含み得る。いくつかの例では、装置は、前記第1の電圧源を前記強誘電体コンデンサに接続する前、もしくは前記第2の電圧源を前記リファレンスコンデンサに接続する前に、前記デジット線を事実上のグラウンドにするための手段を含み得る。 In some examples, the device is a means for activating the first selection component to perform a readout operation of the ferroelectric memory cell, and a charge of the reference capacitor during the readout operation. In order to move to the digit line, the means for activating the second selection component may be included. In some examples, the device may include means for comparing the voltage of the digit line with the ground reference after the voltage of the second voltage source has been applied to the reference capacitor. In some examples, the device may include means for determining the logic value of the ferroelectric memory cell, at least in part, based on a comparison of the voltage of the digit line with the ground reference. In some examples, the device effectively connects the digit wire before connecting the first voltage source to the ferroelectric capacitor or connecting the second voltage source to the reference capacitor. It may include means to make it a ground.

本明細書で述べたことは例を提供するものであって、特許請求の範囲に記載された範囲、応用可能性、または例を限定するものではない。本開示の範囲から逸脱することなしに、上述した構成要素の機能や配置を変更してもよい。様々な例は、適宜、様々な手順もしくはコンポーネントを省略、置換、または追加するものであってもよい。また、ある例に関して述べた特徴を、他の例で組み合わせるようにしてもよい。 The statements made herein provide examples and are not intended to limit the scope, applicability, or examples described in the claims. The functions and arrangement of the above-mentioned components may be changed without departing from the scope of the present disclosure. The various examples may omit, replace, or add various procedures or components as appropriate. In addition, the features described for one example may be combined in another example.

本明細書で添付図面と関連付けて説明したことは、例示的な構成を述べたものであって、実施可能なまたは特許請求の範囲の主旨内にある全ての例を示したわけではない。ここで使用した「例」及び「例示的な」という用語は、「例、実例、実施形態、もしくは説明としての役割をなす」という意味であって、「好ましい」や「他の例よりも有利な」という意味ではない。詳細な説明は、本明細書で記載する技術についての理解を提供するために、詳細な具体的詳細を含んでいる。しかし、本開示の技術は、それらの詳細な具体的詳細なしでも実施され得る。ある実例では、記述した例の概念を不明瞭にするのを避けるために、周知の構造及び装置をブロック図の形で示してある。 What has been described herein in association with the accompanying drawings is an exemplary configuration and does not represent all examples that are feasible or within the scope of the claims. The terms "example" and "exemplary" used herein mean "to serve as an example, an example, an embodiment, or an explanation" and are more advantageous than "preferable" and "other examples". It doesn't mean "na". The detailed description includes detailed specific details to provide an understanding of the techniques described herein. However, the techniques of the present disclosure may be practiced without those detailed specific details. In one example, a well-known structure and device is shown in the form of a block diagram to avoid obscuring the concept of the described example.

添付図面において、同様なコンポーネントもしくは構造は、同じ参照符号を有し得る。さらに、同じタイプの様々なコンポーネントは、参照符号の後に、ダッシュと、同様なコンポーネント間を区別する第2の符号とを付すことによって、区別され得る。第1の参照符号が本明細書中で使用される場合、この記載は、第2の参照符号にかかわらず、同じ第1の参照符号を有する同様なコンポーネントのいずれにも適用され得る。 In the accompanying drawings, similar components or structures may have the same reference numerals. Further, various components of the same type can be distinguished by a reference sign followed by a dash and a second sign that distinguishes between similar components. Where the first reference code is used herein, this description may apply to any of the similar components having the same first reference code, regardless of the second reference code.

本明細書に記載した情報および信号は、様々な異なる技術や技法のうちのいずれかを用いて表され得る。例えば、これまでの記載の全体にわたって参照された、データ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、およびチップは、電圧、電流、電磁波、磁場もしくは磁気粒子、光場もしくは光粒子、あるいはそれらの任意の組み合わせによって表され得る。ある図は、複数の信号を1つの信号として示してもよいが、当業者であれば、その信号は信号のバス(ここで、バスは様々なビット幅を有している)を表し得る、と理解するであろう。 The information and signals described herein may be represented using any of a variety of different techniques and techniques. For example, the data, instructions, commands, information, signals, bits, symbols, and chips referred to throughout the description so far may be voltage, current, electromagnetic waves, magnetic fields or magnetic particles, light fields or light particles, or them. Can be represented by any combination of. One figure may represent multiple signals as one signal, but those skilled in the art may represent a bus of signals, where the buses have various bit widths. Will understand.

本明細書に記載したように、「事実上のグラウンド(virtual ground)」という語は、おおよそ0ボルト(0V)の電圧を保持しているがグラウンドに直接接続されていない電子回路のノードを指す。従って、事実上のグラウンドの電圧は、一時的に変動し得るし、安定した状態でほぼ0Vに戻り得る。事実上のグラウンドは、操作可能な増幅器および抵抗からなる分圧器などの様々な電子回路素子を用いて実装され得る。「事実上のグラウンドにする(Virtual grounding)」もしくは「事実上のグラウンドにされた(virtually grounded)」は、ほぼ0Vに接続されることを意味する。 As described herein, the term "virtual ground" refers to a node in an electronic circuit that holds a voltage of approximately 0 volts (0V) but is not directly connected to ground. .. Therefore, the virtual ground voltage can fluctuate temporarily and can return to almost 0V in a stable state. The de facto ground can be implemented using various electronic circuit elements such as a voltage divider consisting of an operable amplifier and a resistor. "Virtual grounding" or "virtually grounded" means connected to near 0V.

「電子的に通信(electronic communication)」という用語は、コンポーネント間の電子の流れをサポートする、コンポーネント間の関係を表している。これは、コンポーネント間の直接的な接続を含み得るし、あるいは、それらの中間のコンポーネントを含んでもよい。電子的に通信しているコンポーネントは、(例えば、電圧が印加された回路内で)電子または信号を動的に交換し得るし、あるいは、(例えば、電圧が印加されていない回路内で)電子または信号を動的に交換しないものであってよいが、回路に電圧が印加されることに応じて電子または信号を交換するように構成されるか、もしくはそのように動作可能であり得る。一例として、スイッチ(例えばトランジスタ)を介して物理的に接続された2つのコンポーネントは、そのスイッチの状態(すなわち、開状態もしくは閉状態)にかかわらず、電子的に通信している。「分離された(isolated)」という語は、現在は電子が流れないコンポーネント間でのコンポーネント間の関係を表わす。例えば、スイッチによって物理的に接続された2つのコンポーネントは、スイッチが開いているとき、互いに分離され得る。 The term "electronic communication" refers to the relationships between components that support the flow of electrons between them. It may include direct connections between components, or it may include components in between. Components that are communicating electronically can dynamically exchange electrons or signals (eg, in a voltage-applied circuit) or electrons (eg, in a non-voltage-applied circuit). Alternatively, the signals may not be dynamically exchanged, but may be configured or be capable of exchanging electrons or signals in response to a voltage applied to the circuit. As an example, two components physically connected via a switch (eg, a transistor) communicate electronically regardless of the state of the switch (ie, open or closed). The term "isolated" refers to the relationship between components that currently do not allow electrons to flow. For example, two components physically connected by a switch can be separated from each other when the switch is open.

メモリアレイ100を含む本明細書で論じられた装置は、シリコン、ゲルマニウム、シリコン-ゲルマニウム合金、砒化ガリウム、窒化ガリウム等のような半導体基板上に形成されてもよい。いくつかのケースでは、基板は半導体ウェハである。他のケースでは、基板は、シリコン・オン・グラス(SOG)もしくはシリコン・オン・サファイア(SOP)等のシリコン・オン・インシュレータ(SOI)基板であってもよく、または、他の基板上の半導体材料のエピキシャル層であってもよい。基板もしくはその部分領域の導電性は、リン、ホウ素、または砒素を含むがこれらには限定されない様々な化学種を用いたドーピングによって、制御され得る。ドーピングは、基板の初期の形成又は成長中に、イオン注入もしくはその他の任意のドーピング手段によって行われ得る。 The devices discussed herein, including the memory array 100, may be formed on semiconductor substrates such as silicon, germanium, silicon-germanium alloys, gallium arsenide, gallium nitride and the like. In some cases, the substrate is a semiconductor wafer. In other cases, the substrate may be a silicon on insulator (SOI) substrate such as silicon on glass (SOG) or silicon on sapphire (SOP), or a semiconductor on another substrate. It may be an epixial layer of material. The conductivity of the substrate or its subregions can be controlled by doping with a variety of chemical species including, but not limited to, phosphorus, boron, or arsenic. Doping can be done by ion implantation or any other doping means during the initial formation or growth of the substrate.

本明細書で議論されたトランジスタは、電界効果トランジスタ(FET)を表わし得るし、ソース、ドレインおよびゲートを含む3つ端子の装置を含む。端子は、導電性物質(例えば、金属)を通して他の電子素子に接続され得る。ソースおよびドレインは、導電性であっても良く、高濃度にドープされた(例えば、変性した)半導体領域を含み得る。ソースおよびドレインは低濃度にドープされた半導体領域もしくはチャネルから分離され得る。チャネルがn型(すなわち、主なキャリアは電子)である場合、FETはn型FETと称され得る。チャネルがp型(すなわち、主なキャリアは正孔)である場合、FETはp型FETと称され得る。チャネルは、絶縁するゲート酸化物によって覆われ得る。チャネルの導電性はゲートに電圧を印加することによって制御され得る。例えば、正の電圧もしくは負の電圧を、n型FETまたはp型FETの各々に印加することは、チャネルを導電性にし得る。トランジスタは、トランジスタの閾値電圧以上の電圧がトランジスタゲートに印加されたとき、「動作開始(on)」もしくは「活性化」される。トランジスタは、トランジスタの閾値電圧未満の電圧がトランジスタゲートに印加されたとき、「動作終了(off)」もしくは「不活性化」される。 The transistors discussed herein can represent field effect transistors (FETs) and include a three-terminal device that includes a source, drain and gate. The terminals may be connected to other electronic devices through a conductive material (eg, metal). Sources and drains may be conductive and may include highly concentrated (eg, modified) semiconductor regions. Sources and drains can be separated from low concentration doped semiconductor regions or channels. If the channel is n-type (ie, the main carrier is an electron), the FET may be referred to as an n-type FET. If the channel is p-type (ie, the main carrier is a hole), the FET may be referred to as a p-type FET. The channel can be covered with an insulating gate oxide. The conductivity of the channel can be controlled by applying a voltage to the gate. For example, applying a positive or negative voltage to each of the n-type and p-type FETs can make the channel conductive. The transistor is "started (on)" or "activated" when a voltage equal to or greater than the threshold voltage of the transistor is applied to the transistor gate. The transistor is "off" or "inactivated" when a voltage below the transistor threshold voltage is applied to the transistor gate.

本明細書での開示に関連して記載された様々な例示的なブロック、コンポーネント、およびモジュールは、本明細書に記載された機能を実行するように設計された、汎用プロセッサ、DSP、ASIC、FPGAもしくはその他のプログラマブルロジックデバイス、ディスクリートゲートまたはトランジスタロジック、ディスクリートハードウェアコンポーネント、あるいはそれらの任意の組み合わせを用いて、実施もしくは実行され得る。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサであってもよいが、代替として、プロセッサは、いずれかの従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、またはステートマシンであってもよい。プロセッサは、また、コンピューティングデバイスの組み合わせ(例えば、DSPとマイクロプロセッサとの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、DSPコアと共同動作する1つ以上のマイクロプロセッサ、又は任意の他の同様な構成)として実装されてもよい。 The various exemplary blocks, components, and modules described in connection with the disclosure herein are general purpose processors, DSPs, ASICs, designed to perform the functions described herein. It can be implemented or implemented using FPGAs or other programmable logic devices, discrete gates or transistor logic, discrete hardware components, or any combination thereof. The general purpose processor may be a microprocessor, but instead, the processor may be any conventional processor, controller, microcontroller, or state machine. Processors are also implemented as a combination of computing devices (eg, a combination of DSP and microprocessor, multiple microprocessors, one or more microprocessors working together with a DSP core, or any other similar configuration). May be done.

本明細書に記載された機能は、ハードウェア、プロセッサによって実行されるソフトウェア、ファームウェア、又はそれらの任意の組み合わせにおいて実装され得る。プロセッサによって実行されるソフトウェアにおいて実装される場合には、その機能は、コンピュータ読み取り可能媒体上の1つ以上の命令もしくはコードとして、記憶されるかまたは送信され得る。その他の実施例および実装も、本開示ならびに添付の特許請求の範囲の範囲内である。例えば、ソフトウェアの性質上、上述した機能は、プロセッサによって実行されるソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、ハードワイヤリング、もしくはそれらのいずれかの組み合わせを用いて実施可能である。機能を実装する機構も様々な位置に物理的に配置されてよく、それは、機能の一部がそれぞれ異なる物理的位置で実施されるように分布されることを含む。また、特許請求の範囲を含む本明細書中で使用されているように、項目のリスト(例えば、「・・・のうちの少なくとも1つ」もしくは「・・・のうちの1つ以上」のようなフレーズによって始まる項目のリスト)中で使用される「or」は、包括的なリストを示す。例えば、A、B、もしくはCのうちの少なくとも1つというリストは、A、もしくはB、またはC、またはAB、またはAC、またはBC、あるいはABC(すなわち、AおよびBおよびC)を意味する。 The functionality described herein may be implemented in hardware, software executed by a processor, firmware, or any combination thereof. When implemented in software executed by a processor, the function may be stored or transmitted as one or more instructions or codes on a computer readable medium. Other examples and implementations are also within the scope of this disclosure and the accompanying claims. For example, due to the nature of the software, the functions described above can be performed using software, hardware, firmware, hard wiring, or any combination thereof performed by the processor. Mechanisms that implement the function may also be physically located at various locations, including the distribution of parts of the function so that they are performed at different physical locations. Also, as used herein, including the claims, a list of items (eg, "at least one of ..." or "one or more of ...". The "or" used in a list of items that begins with such a phrase) indicates a comprehensive list. For example, the list of at least one of A, B, or C means A, or B, or C, or AB, or AC, or BC, or ABC (ie, A and B and C).

コンピュータ読み取り可能媒体は、非一時的コンピュータ記憶媒体と、コンピュータプログラムをある場所から他の場所へ転送することを容易なものにする何らかの媒体を含む通信媒体との両方を含む。非一時的記憶媒体は、汎用のもしくは特定用途向けのコンピュータによってアクセス可能な、任意の利用可能な媒体であってよい。一例として、非一時的コンピュータ読み取り可能媒体は、RAM、ROM、電気的消去可能なプログラマブル・リードオンリメモリ(EEPROM)、コンパクトディスク(CD)ROMもしくはその他の光ディスク記憶デバイス、磁気ディスク記憶デバイスまたはその他の磁気記憶デバイス、あるいは、所望のプログラムコード手段を命令又はデータ構造の形式で担持しもしくは記憶するように使用可能であって、かつ、汎用もしくは特定用途向けのコンピュータ、あるいは、汎用又は特定用途向けのプロセッサによってアクセス可能である他の非一時的媒体を含み得るが、これらに限定されない。 Computer-readable media include both non-temporary computer storage media and communication media, including some media that facilitates the transfer of computer programs from one location to another. The non-temporary storage medium may be any available medium accessible by a general purpose or purpose-built computer. As an example, non-temporary computer readable media include RAM, ROM, electrically erasable programmable read-only memory (EEPROM), compact disk (CD) ROM or other optical disk storage device, magnetic disk storage device or other. A magnetic storage device, or a general-purpose or specific-purpose computer, or a general-purpose or specific-purpose computer that can be used to carry or store a desired program code means in the form of instructions or data structures. It may include, but is not limited to, other non-temporary media accessible by the processor.

また、任意の接続が、適切にコンピュータ読み取り可能媒体と呼ばれる。例えば、ソフトウェアが、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア、デジタル加入者線(DSL)、又は、赤外、高周波、マイクロ波等の無線技術を用いて、ウェブサイト、サーバ、又はその他のリモートソースから送信される場合には、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア、デジタル加入者線(DSL)、または、赤外、高周波、マイクロ波等の無線技術が、上記媒体の定義に含まれる。本明細書で使用されるディスク(diskおよびdisc)は、CD、レーザディスク、光ディスク、デジタル多用途ディスク(DVD)、フロッピディスク、およびブルーレイディスクを含む。ディスク(disk)は通常データを磁気的に再生するのに対し、ディスク(disc)はデータをレーザで光学的に再生する。それらの組み合わせも、コンピュータ読み取り可能媒体の範囲内に含まれ得る。 Also, any connection is properly referred to as a computer readable medium. For example, software can use coaxial cables, fiber optic cables, twist pairs, digital subscriber lines (DSL), or wireless technologies such as infrared, high frequency, and microwave from websites, servers, or other remote sources. When transmitted, coaxial cables, fiber optic cables, twisted pairs, digital subscriber lines (DSL), or wireless technologies such as infrared, high frequency, microwave, etc. are included in the definition of the medium. The discs (disks and discs) used herein include CDs, laser discs, optical discs, digital versatile discs (DVDs), floppy discs, and Blu-ray discs. A disc usually reproduces data magnetically, whereas a disc reproduces data optically by a laser. Their combination may also be included within the scope of computer readable media.

本明細書に述べたことは、当業者が本開示を実施または使用することを可能にするために提供される。本開示に対する様々な変更は、当業者にとって容易になし得るものであり、本明細書に定義された一般的な原理も、本開示の範囲から逸脱することなく、他の変形例に適用され得る。従って、本開示は、ここに述べた例や設計に限定されるべきものではなく、本明細書に述べた原理および新規な特徴と矛盾しない最も広い範囲が本開示に認められるべきである。 What is stated herein is provided to allow one of ordinary skill in the art to carry out or use the present disclosure. Various modifications to the present disclosure may be readily made to those of skill in the art, and the general principles defined herein may also be applied to other variations without departing from the scope of the present disclosure. .. Accordingly, this disclosure is not limited to the examples and designs described herein, and the broadest scope should be acknowledged in this disclosure that is consistent with the principles and novel features described herein.

Claims (14)

読み出し動作中にメモリコントローラによって強誘電体メモリセルを動作させる方法であって、
プレート線に正の電圧を印加することにより、前記強誘電体メモリセルの強誘電体コンデンサに前記正の電圧を印加することであって、前記強誘電体コンデンサはデジット線と電子的に通信している、ことと、
前記正の電圧が前記強誘電体コンデンサに印加されることに応じて生じる前記デジット線の電圧の変化の割合が閾値に達したと判定することと、
前記デジット線の電圧の前記変化の割合が前記閾値に達した後で、前記プレート線に負の電圧を印加することにより、前記強誘電体コンデンサに前記負の電圧を印加することと、
前記負の電圧が前記強誘電体コンデンサに印加された後で、前記デジット線の前記電圧をグラウンド・リファレンスと比較することと、
を含む方法。
A method of operating a ferroelectric memory cell by a memory controller during a read operation.
By applying a positive voltage to the plate wire, the positive voltage is applied to the ferroelectric capacitor of the ferroelectric memory cell, and the ferroelectric capacitor electronically communicates with the digit wire. That and that
It is determined that the rate of change in the voltage of the digit line caused by the positive voltage applied to the ferroelectric capacitor has reached the threshold value.
Applying the negative voltage to the ferroelectric capacitor by applying a negative voltage to the plate wire after the rate of change of the voltage of the digit wire reaches the threshold value.
After the negative voltage is applied to the ferroelectric capacitor, the voltage of the digit line is compared to the ground reference.
How to include.
前記デジット線の前記電圧と前記グラウンド・リファレンスとの前記比較に基づいて、前記強誘電体メモリセルのロジック値を判定すること、をさらに含む請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, further comprising determining the logic value of the ferroelectric memory cell based on the comparison of the voltage of the digit line with the ground reference. 前記強誘電体コンデンサに印加される前記負の電圧の大きさは、前記閾値に基づく、請求項1に記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the magnitude of the negative voltage applied to the ferroelectric capacitor is based on the threshold value. 前記正の電圧が所定の継続時間の間印加されていると判定することに基づいて、前記デジット線の前記電圧が第2の閾値に達したと判定すること、を更に含む請求項1に記載の方法。 The first aspect of the present invention further comprises determining that the voltage of the digit line has reached a second threshold based on the determination that the positive voltage has been applied for a predetermined duration. the method of. 前記所定の継続時間は、前記強誘電体コンデンサの特性、前記デジット線の特性、前記強誘電体メモリセルへの読み出しもしくは書き込みに関連したタイミング、またはこれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも1つに基づく、請求項4に記載の方法。 The predetermined duration may be at least one of the characteristics of the ferroelectric capacitor, the characteristics of the digit line, the timing associated with reading or writing to the ferroelectric memory cell, or any combination thereof. The method according to claim 4. 前記デジット線の前記電圧が閾値電圧に達したと判定することに基づいて、前記デジット線の前記電圧が第2の閾値に達したと判定すること、を更に含む請求項1に記載の方法。 The method according to claim 1, further comprising determining that the voltage of the digit line has reached a second threshold based on determining that the voltage of the digit line has reached the threshold voltage. デジット線と電子的に通信し且つプレート線に接続された強誘電体コンデンサを含む強誘電体メモリセルと、
前記強誘電体メモリセルと電子的に通信するコントローラと、
を含む電子メモリ装置であって、
前記コントローラは、
正の電圧源を前記プレート線を介して前記強誘電体コンデンサに接続し、
前記正の電圧源が前記強誘電体コンデンサに接続されたことに応じて生じる前記デジット線の電圧の変化の割合が閾値に達したと判定し、
前記デジット線の電圧の前記変化の割合が前記閾値に達したとの前記判定に基づき、負の電圧源を前記プレート線を介して前記強誘電体コンデンサに接続し、かつ、
前記負の電圧源の負の電圧が前記強誘電体コンデンサに印加された後、前記デジット線の前記電圧をグラウンド・リファレンスと比較する、
ように動作可能である、電子メモリ装置。
A ferroelectric memory cell containing a ferroelectric capacitor that electronically communicates with the digit wire and is connected to the plate wire.
A controller that electronically communicates with the ferroelectric memory cell,
An electronic memory device that includes
The controller
A positive voltage source is connected to the ferroelectric capacitor via the plate wire.
It is determined that the rate of change in the voltage of the digit line caused by the connection of the positive voltage source to the ferroelectric capacitor has reached the threshold value.
Based on the determination that the rate of change in the voltage of the digit wire has reached the threshold, a negative voltage source is connected to the ferroelectric capacitor via the plate wire and
After the negative voltage of the negative voltage source is applied to the ferroelectric capacitor, the voltage of the digit line is compared to the ground reference.
An electronic memory device that can operate like this.
前記コントローラが、前記デジット線の前記電圧と前記グラウンド・リファレンスとの前記比較に基づいて、前記強誘電体メモリセルのロジック値を判定するように動作可能である、請求項に記載の電子メモリ装置。 7. The electronic memory of claim 7 , wherein the controller is capable of operating to determine the logic value of the ferroelectric memory cell based on the comparison of the voltage of the digit line with the ground reference. Device. 前記コントローラが、前記正の電圧源の正の電圧が前記強誘電体コンデンサに印加されることに応じて、前記デジット線の前記電圧が第2の閾値に達したと判定するように動作可能である、請求項に記載の電子メモリ装置。 The controller can operate to determine that the voltage of the digit line has reached a second threshold in response to the positive voltage of the positive voltage source being applied to the ferroelectric capacitor. The electronic memory device according to claim 7 . 前記コントローラが、
所定の継続時間の間、前記強誘電体コンデンサに前記正の電圧源の前記電圧が印加されていると判定し、
前記所定の継続時間の間、前記正の電圧源の前記電圧が印加されていると判定したことに基づいて、前記デジット線の前記電圧が前記第2の閾値に達したと判定する、
ように動作可能である、請求項に記載の電子メモリ装置。
The controller
It is determined that the voltage of the positive voltage source is applied to the ferroelectric capacitor for a predetermined duration.
Based on the determination that the voltage of the positive voltage source is applied during the predetermined duration, it is determined that the voltage of the digit line has reached the second threshold value.
The electronic memory device according to claim 9 , which is capable of operating as described above.
デジット線と電子的に通信し且つプレート線に接続された強誘電体コンデンサを含む強誘電体メモリセルと、
正の電圧源を前記プレート線を介して前記強誘電体コンデンサに接続する手段と、
前記正の電圧源の正の電圧が前記強誘電体コンデンサに印加されたことに応じて生じる前記デジット線の電圧の変化の割合が閾値に達したと判定する手段と、
前記デジット線の電圧の前記変化の割合が前記閾値に達した後で、負の電圧源を前記プレート線を介して前記強誘電体コンデンサに接続する手段と、
前記負の電圧源の負の電圧が前記強誘電体コンデンサに印加された後で、前記デジット線の前記電圧をグラウンド・リファレンスと比較する手段と、
を含む装置。
A ferroelectric memory cell containing a ferroelectric capacitor that electronically communicates with the digit wire and is connected to the plate wire.
A means of connecting a positive voltage source to the ferroelectric capacitor via the plate wire, and
A means for determining that the rate of change in the voltage of the digit line generated in response to the positive voltage of the positive voltage source being applied to the ferroelectric capacitor has reached a threshold value.
A means of connecting a negative voltage source to the ferroelectric capacitor via the plate wire after the rate of change in the voltage of the digit wire reaches the threshold.
A means of comparing the voltage of the digit line with a ground reference after the negative voltage of the negative voltage source has been applied to the ferroelectric capacitor.
Equipment including.
前記デジット線の前記電圧と前記グラウンド・リファレンスとの前記比較に基づいて、前記強誘電体メモリセルのロジック値を判定する手段、をさらに含む請求項11に記載の装置。 11. The apparatus of claim 11 , further comprising means for determining the logic value of the ferroelectric memory cell based on the comparison of the voltage of the digit line with the ground reference. 前記正の電圧源の正の電圧が前記強誘電体コンデンサに印加されることに応じて、前記デジット線の前記電圧が第2の閾値に達したと判定する手段、をさらに含む、請求項11に記載の装置。 11. The claim 11 further comprises means for determining that the voltage of the digit line has reached a second threshold in response to the positive voltage of the positive voltage source being applied to the ferroelectric capacitor. The device described in. 前記正の電圧源の電圧が前記強誘電体コンデンサに所定の継続時間の間、印加されていると判定する手段と、
前記正の電圧源の前記電圧が前記所定の継続時間の間印加されていると判定する前記手段に基づいて、前記デジット線の前記電圧が前記第2の閾値に達したと判定する手段と、
をさらに含む、請求項13に記載の装置。
A means for determining that the voltage of the positive voltage source has been applied to the ferroelectric capacitor for a predetermined duration, and
A means for determining that the voltage of the digit line has reached the second threshold value based on the means for determining that the voltage of the positive voltage source has been applied for the predetermined duration.
13. The apparatus of claim 13 .
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